基于路径夹角的加加速度可变前瞻算法研究

发布时间：2022-01-27 00:18

　　为提升数控系统中连续轨迹插补算法加减速的柔性控制,针对两段轨迹衔过渡问题,提出一种基于路径夹角的加加速度可变（Variable Jerk, VJ）前瞻算法。首先,根据四象限中上一段轨迹末点速度矢量与下一段起点速度矢量取值范围推导出相邻轨迹段衔接角计算公式;其次,采用正矢函数对路径夹角与轨迹段加加速度的映射;最终实现对轨迹段加加速度值的单独设定。以S曲线为例通过仿真验证所提出的路径夹角与加加速度前瞻控制策略,测试结果表明该算法能够有效设定不同路径夹角下,每段轨迹的加加速度值,保证进给速度并减少系统加减速冲击,提高运动控制系统柔性。 

【文章来源】：组合机床与自动化加工技术. 2020,(10)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

轨迹衔接点速度矢量与路径夹角关系图

分别根据θe在不同取值范围象限下,以及第二段轨迹速度起点矢量与x轴正方向顺时针夹角θs的不同取值范围,归纳推导出一种求解两相邻轨迹段间衔接角的计算公式,见公式(1)。已知参数θe和θs的值,根据对应的4种计算方式计算得到轨迹段衔接角φ值。图2是由公式(1)得出的在四象限中θe和θs不同取值范围下的12种类型。以S型曲线加减速规划为例,将相邻两段轨迹中第一段轨迹的减速段与第二段轨迹的加速段合并,称为轨迹衔接段。轨迹衔接段路径夹角α及实际最大加加速度Jmax_act为:

根据公式(2),得到Jmax_act与α关系图如图3所示,其中Jmax为系统设定最大加加速度,Jmax_act∈[0.2*Jmax,Jmax],路径夹角α∈[0,π]。VJ前瞻算法采用三角函数中的正矢函数,进行路径夹角与轨迹衔接段最大加加速度的映射,实现在轨迹段间路径夹角较小时,系统选择较小的加加速度值,以较高柔性通过衔接点处。当相邻两段轨迹中第一段轨迹末点速度方向与第二段轨迹起点速度方向重合时,Jmax_act取最小值为0.2*Jmax。当轨迹段间路径夹角较大时,系统选择较大的最大加加速度通过衔接点处。当系统上一段轨迹末点速度方向与下一段轨迹起点速度方向反向时,Jmax_act取最大值为Jmax,保证系统以最大制动力通过轨迹突然反向的衔接点。因为在第一段轨迹之前和最后一段轨迹之后无其他轨迹,故设定第一段轨迹加速段及最后一段轨迹减速段的最大加加速度均为Jmax。具体VJ前瞻算法流程见图4,实施步骤为:

【参考文献】：
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硕士论文
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本文编号：3611389