基于開放式PC機(jī)上數(shù)控系統(tǒng)速度控制算法的研設(shè)計(jì)過程的敘述的修改畢業(yè)論文.doc

1.前瞻部分速度條件的具體限制在前瞻的考慮中，以及在連續(xù)小直線段的連接處，特別是有拐角問題的解決，有很多人做出了大量的努力。（1）前文中，提到的是一種比較常見的用于連續(xù)小直線段的前瞻算法。我們?cè)O(shè)計(jì)的程序流程的前瞻部分就是基于這種算法的，其步驟如下：1由當(dāng)前路徑段l(n)的信息,如路徑長(zhǎng)度ln和路徑段起點(diǎn)進(jìn)給速度vs,n,按線性加速的方式求出該路徑段的終點(diǎn)進(jìn)給速度ve,n(不大于數(shù)控系統(tǒng)允許的最大進(jìn)給速度值)；2讀下一條指令以獲取下一條路徑段l(n+1)的信息。如果下一條指令不是運(yùn)動(dòng)指令或者取不到下一條指令,則令當(dāng)前路徑段的終點(diǎn)進(jìn)給速度為零,該計(jì)算過程結(jié)束,否則繼續(xù)下一步；3根據(jù)當(dāng)前路徑段l(n)和下一路徑段l(n+1)之間的夾角,修正當(dāng)前路徑段的終點(diǎn)進(jìn)給速度vs,n得到vs,n,并令下一路徑段的起點(diǎn)進(jìn)給速度等于修正后的當(dāng)前路徑段的終點(diǎn)進(jìn)給速度,即vs,n+1=vs,n；4以減速的方式求得下一條路徑段的終點(diǎn)速度ve,n+1(大于等于零)。如果能在下一條路徑段中把進(jìn)給速度降為零,即ve,n+1=0,那么就可以不必獲取后續(xù)路徑段的信息,該計(jì)算過程結(jié)束,否則繼續(xù)下一步；5把下一路徑段l(n+1)作為當(dāng)前處理的路徑段,以遞歸的方式回到第2步繼續(xù)進(jìn)行。需要注意的是,如果按路徑段l(n+1)和l(n+2)之間夾角修正后的終點(diǎn)進(jìn)給速度ve,n+1小于修正前的終點(diǎn)進(jìn)給速度ve,n+1,則路徑段l(n+1)的起點(diǎn)進(jìn)給速度vs,n+1也要修正,可由修正后的終點(diǎn)進(jìn)給速度ve,n+1按加速的方式反向求出vs,n+1,然后再按路徑段l(n+1)與l(n)之間的夾角反向修正路徑段l(n)的終點(diǎn)進(jìn)給速度?？梢钥闯?上面求路徑段進(jìn)給速度的方法是個(gè)遞歸調(diào)用的過程。該方法的要點(diǎn)在于:在滿足后續(xù)的加工路徑段(如果存在)中保證刀具進(jìn)給速度能夠降為零和相鄰路徑段連接處的進(jìn)給速度不超過連接處夾角所允許的最大進(jìn)給速度的前提下,求得路徑段的最大允許加工進(jìn)給速度,以滿足由微小路徑段組成的刀具路徑的快速、平滑的加工過程。在相鄰段之間是有一定的夾角的。相鄰路徑段之間的夾角是指第一條路徑段終點(diǎn)處的加工進(jìn)給方向與第二條路徑段起點(diǎn)處的加工進(jìn)給方向的夾角。如圖3所示,B點(diǎn)為兩相鄰路徑段的連接點(diǎn),夾角的范圍為0180。可以想象,當(dāng)=0時(shí),對(duì)B點(diǎn)處的進(jìn)給速度大小沒有限制,當(dāng)=180時(shí),B點(diǎn)處的進(jìn)給速度必須為零。在0180之間,越大,所允許的B點(diǎn)進(jìn)給速度值就越小。刀具沿路徑段AB加工到終點(diǎn)B時(shí)的進(jìn)給速度為vB,e,然后進(jìn)入下一個(gè)路徑段BC的加工,在BC段起點(diǎn)處的進(jìn)給速度vB,s與vb,e的夾角為,大小相同。在考慮整體的速度情況下此計(jì)算在該相鄰路徑段連接處的加速度大小為上式中T為插補(bǔ)周期。由于數(shù)控系統(tǒng)一般有最大加速度的限制,即由上式可以得出對(duì)相鄰路徑段連接處進(jìn)給速度大小的限制為這樣就可以限制其在連接處的速度了。這是一種綜合考慮合成速度限制的方法。2.在采用單個(gè)軸的速度限制的時(shí)候，為了保證插補(bǔ)加速度不超出預(yù)先設(shè)定的最大加速度，,insV（其中，I表示每個(gè)軸加以的限制）應(yīng)滿足以下條件：,1,coscosiinsiinnTaVixyz,這是轉(zhuǎn)折處的夾角所帶來的速度限制。然后按最大加速度a和最大捷度j，判斷能否在s長(zhǎng)度內(nèi)從Vn-1,s降速到Vn-1,e。若s足夠長(zhǎng)，保留當(dāng)前Vn-1,s值；若s不夠長(zhǎng)，由Vn-1,e，j,a,s，修正Vn-1,s值，同時(shí)還要對(duì)前面的端點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，使得前段長(zhǎng)度sn-1能夠加速或減速到當(dāng)前的速度。3.還有一種方法是通過假設(shè)在轉(zhuǎn)折點(diǎn)的位置假設(shè)該線段間用一個(gè)很小的圓弧連接，即這一段是作為一個(gè)勻速圓周運(yùn)動(dòng)來考慮的。這種方式對(duì)連接處的拐角比較大的情況是很實(shí)用的。1.轉(zhuǎn)角比較大，速度比較低。2.低速狀態(tài)下，速度改變比較小，可以近似認(rèn)為是定值。3.低速情況下，摩擦力，切削的影響比較小。該方法對(duì)速度的限制是vevn_lookahead-1s的時(shí)候，即是一個(gè)加速過程的時(shí)候，vn_lookahead1stemp=sqrt(vn_lookaheads*vn_lookaheads-2*a*sn_lookahead)；反之vn_lookahead1stemp=sqrt(vn_lookaheads*vn_lookaheads+2*a*sn_lookahead)；求得這個(gè)值以后，從而得到了第一個(gè)限制的條件。另外，因?yàn)榈毒咴诠諒澋臅r(shí)候，會(huì)有一個(gè)最大的速度限制，這個(gè)速度的大小在不同的坐標(biāo)軸上體現(xiàn)的不同。vn_lookahead1sx=dabs(T*a/(cosalfxn_lookahead-cosalfxn_lookahead-1)/x軸對(duì)角度的限制。這里假設(shè)a在各個(gè)軸上是相等的。vn_lookahead1sy=dabs(T*a/(cosalfyn_lookahead-cosalfyn_lookahead-1)；/y軸對(duì)角度的限制。vn_lookahead1sz=dabs(T*a/(cosalfzn_lookahead-cosalfzn_lookahead-1)；/z軸對(duì)角度的限制。vn_lookahead1s=mnn_lookahead(vn_lookahead1sx,vn_lookahead1sy,vn_lookahead1sz)；/這些是角度的限制條件。從而得到了第二個(gè)限制的條件。此外，由于在三個(gè)軸上都是有一個(gè)最大的速度限制的v，這里通過傳值調(diào)用，將這個(gè)值傳了過來。最終得到的結(jié)果就應(yīng)當(dāng)是。Vn_lookahead1s=mnn_lookahead(vn_lookahead1s,v,vn_lookahead1stemp),注意，這個(gè)地方是通過單個(gè)軸來計(jì)算的整體的速度是否能夠達(dá)到的。從而將這個(gè)值得到，并作為下一次迭代的過程的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在得到了前一點(diǎn)的vn_lookahead-1s，從而就可以進(jìn)行第二次迭代，將這個(gè)vn_lookahead-1s代入上面所述的過程，并能夠推導(dǎo)出來vn_lookahead-2s。依次類推，就可以得到當(dāng)前點(diǎn)的速度了。（這個(gè)地方要畫一個(gè)圖，）到這里，整個(gè)前瞻的過程并沒有完全地結(jié)束。因?yàn)楝F(xiàn)在得到的這個(gè)點(diǎn)的速度并不能夠保證從當(dāng)前點(diǎn)p的前一個(gè)點(diǎn)的速度通過加速或者減速，在預(yù)期的長(zhǎng)度l內(nèi)能夠達(dá)到當(dāng)前點(diǎn)的速度。于是必須將前一點(diǎn)的速度代入vn_lookahead-2e=sqrt(dabs(vn_lookahead-1e*vn_lookahead-1e-2*a*sn_lookahead-1)；通過這個(gè)距離判斷的參量，判斷vn_lookaheads是否小于這個(gè)值，看是否在這段距離sn_lookahead-1（這里的n_lookahead表示的是第n_lookahead點(diǎn)）vn_lookahead-1s加速/減速到當(dāng)前點(diǎn)的vn_lookaheads。假如剛才得到的vn_lookaheads是比這個(gè)值要小的，那么這里vn_lookaheads=mnn_lookahead(resultVn_lookahead1e,v,vn_lookahead1s)。從