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全类型非对称七段式S型曲线加减速控制算法研究

潘海鸿 袁山山 黄旭丰 贺飞翔 陈琳

潘海鸿, 袁山山, 黄旭丰, 贺飞翔, 陈琳. 全类型非对称七段式S型曲线加减速控制算法研究[J]. 机械科学与技术, 2018, 37(12): 1928-1935. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180133
引用本文: 潘海鸿, 袁山山, 黄旭丰, 贺飞翔, 陈琳. 全类型非对称七段式S型曲线加减速控制算法研究[J]. 机械科学与技术, 2018, 37(12): 1928-1935. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180133
Pan Haihong, Yuan Shanshan, Huang Xufeng, He Feixiang, Chen Lin. Acceleration/Deceleration Control Algorithm of Full-types Asymmetric Seven-segment S-shape Curve[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2018, 37(12): 1928-1935. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180133
Citation: Pan Haihong, Yuan Shanshan, Huang Xufeng, He Feixiang, Chen Lin. Acceleration/Deceleration Control Algorithm of Full-types Asymmetric Seven-segment S-shape Curve[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2018, 37(12): 1928-1935. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180133

全类型非对称七段式S型曲线加减速控制算法研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180133
基金项目: 

广西重点研发计划项目 桂科AB16380237

国家自然科学基金项目 51465005

广西创新驱动发展专项 桂科AA18118002

南宁市重点研发计划项目 20181018-1

广西创新驱动发展专项 桂科AA17204017

南宁市重点研发计划项目 20181018-3

详细信息
    作者简介:

    潘海鸿(1966-), 教授, 博士, 研究方向为多机器人协调控制技术、数控技术, hustphh@163.com

    通讯作者:

    陈琳, 教授, 博士, gxdxcl@163.com

  • 中图分类号: TG156

Acceleration/Deceleration Control Algorithm of Full-types Asymmetric Seven-segment S-shape Curve

  • 摘要: 为减小运动控制系统在启动、停止、加速和减速运动阶段的振动和冲击,提出全类型非对称七段式S型曲线加减速控制算法。通过分析最大加速度、最大减速度和最大速度的可达性,规划出17种速度曲线类型;考虑在给定轨迹段长约束下,保证系统能够从起点速度运动到终点速度,提出基于给定轨迹段长约束的起点速度和终点速度可达性校验;在给定轨迹段长度小于系统从起点速度运动到终点速度所需最短轨迹段长的情况下,采用盛金公式修正起点速度和终点速度,推导并优化S型曲线加减速控制算法流程。在自主开发多轴运动控制器卡上,验证所提出的全类型非对称七段式S型曲线加减速控制算法。实验结果表明:在保证最大加速度、最大减速度和最大速度不超限情况下,该算法可规划出17种速度曲线类型;在给定轨迹段长度较短系统无法从起点速度运动到终点速度的情形下,该算法解决了起点速度和终点速度的可达性校验及修正问题。
  • 图  1  七段式S形曲线加减速控制下的轨迹参数曲线

    图  2  七段式S曲线加减速控制的17种速度曲线变化类型

    图  3  非对称七段式S型曲线加减速算法流程

    图  4  两正交轴的数控系统实验平台

    图  5  高精度加减速控制算法实现流程

    图  6  圆弧加工位移曲线

    图  7  圆弧加工输出的速度与加速度曲线

    表  1  17种速度曲线变化类型的轨迹参数

    参数组别 起点速度/
    (mm·s-1)
    终点速度/
    (mm·s-1)
    最大速度/
    (mm·s-1)
    轨迹路径长度/mm
    1 10.0 50.0 50.0 3.0
    2 10.0 50.0 50.0 6.0
    3 10.0 150.0 150.0 20.0
    4 10.0 150.0 150.0 30.0
    5 50.0 20.0 50.0 3.0
    6 50.0 20.0 50.0 6.0
    7 150.0 20.0 150.0 20.0
    8 150.0 20.0 150.0 30.0
    9 10.0 20.0 50.0 6.0
    10 10.0 20.0 50.0 15.0
    11 10.0 100.0 150.0 30.0
    12 10.0 100.0 150.0 50.0
    13 80.0 20.0 150.0 40.0
    14 80.0 20.0 150.0 60.0
    15 10.0 20.0 150.0 40.0
    16 10.0 20.0 150.0 60.0
    17 100.0 100.0 100.0 60.0
    下载: 导出CSV

    表  2  17种轨迹参数S曲线加减速控制的实际输出参数

    参数组别 位移/mm 最大速度/
    (mm·s-1)
    最大加速度/
    (mm·s-2)
    最大加加速度/
    (mm·s-3)
    加速阶段 减速阶段 加速阶段 减速阶段
    1 3.0 39.0 475.8 - 7 799.9 -
    2 6.0 50.0 553.8 - 7 799.9 -
    3 20.0 141.0 779.9 - 7 799.9 -
    4 30.0 150.0 779.9 - 7 799.9 -
    5 3.0 41.5 - 431.2 - 8 799.9
    6 6.0 50.0 - 510.4 - 8 799.9
    7 20.0 147.8 - 879.9 - 8 799.9
    8 30.0 150.0 - 879.9 - 8 799.9
    9 6.0 39.9 483.6 422.4 7 799.9 8 799.9
    10 15.0 50.0 553.8 510.4 7 799.9 8 799.9
    11 29.9 126.2 779.9 490.2 7 799.9 8 599.9
    12 50.0 150.0 779.9 659.9 7 799.9 8 799.9
    13 40.0 144.6 709.8 879.9 7 799.9 8 799.9
    14 60.0 150.0 733.2 879.9 7 799.9 8 799.9
    15 40.0 141.0 779.9 879.9 7 799.9 8 799.9
    16 60.0 150.0 779.9 879.9 7 799.9 8 799.9
    17 60.0 100.0 - - - -
    注:“-”表示无该段运动。
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-12-04
  • 刊出日期:  2018-12-05

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