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正矢曲线加减速加加加速度连续算法研究

潘海鸿 贺飞翔 易健 刘梦 陈琳

潘海鸿, 贺飞翔, 易健, 刘梦, 陈琳. 正矢曲线加减速加加加速度连续算法研究[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(12): 1894-1903. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190055
引用本文: 潘海鸿, 贺飞翔, 易健, 刘梦, 陈琳. 正矢曲线加减速加加加速度连续算法研究[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(12): 1894-1903. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190055
Pan Haihong, He Feixiang, Yi Jian, Liu Meng, Chen Lin. Versine Curve Acc/Dec Snap Continuous Control Algorithm[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(12): 1894-1903. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190055
Citation: Pan Haihong, He Feixiang, Yi Jian, Liu Meng, Chen Lin. Versine Curve Acc/Dec Snap Continuous Control Algorithm[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(12): 1894-1903. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190055

正矢曲线加减速加加加速度连续算法研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190055
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51465005

南宁市重点研发计划项目 20181018-3

广西重点研发计划项目 桂科AB16380237

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AA18118002

广西创新驱动发展专项 桂科AA17204017

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

Versine Curve Acc/Dec Snap Continuous Control Algorithm

  • 摘要: 针对传统的加减速算法如S型曲线加加速度不连续、正弦型曲线加加加速度(snap)不连续导致进给过程中存在柔性冲击等问题,提出snap连续的全类型非对称七段式正矢曲线加减速控制算法。通过利用系统最优机械性能,分析最大加、减速度和最大速度的可达性,规划17种速度曲线类型;针对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问题,给出该算法下基于给定轨迹段长约束的起点速度和终点速度的可达性校验方法,同时采用盛金公式修正起点速度和终点速度。在自主开发的多轴运动控制器验证所提出的snap连续的全类型非对称七段式正矢曲线加减速控制算法。实验结果表明:在保证snap连续以提高系统柔性及最大加、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,该算法解决起点速度和终点速度的可达性校验及修正问题。
  • 图  1  正矢曲线加减速的算法曲线模型

    图  2  七段式正矢曲线加减速控制的17种速度曲线变化类型

    图  3  正矢曲线加减速控制算法流程图

    图  4  自主开发多轴运动控制板卡实物

    图  5  第1组参数的轨迹曲线

    图  6  第3组参数的轨迹曲线

    图  7  第16组参数的轨迹曲线

    表  1  简易运动控制系统平台相关系数

    核心部件 型号 相关参数
    主运动控制器 DSP(TMS32C6655) 主频1.5GHz; CCS7.2.0
    从运动控制器 DSP(TMS32C6713) 主频200MHz; CCS3.3
    FIFO FPGA XILINX XC3S400A:16bit*32
    DPRAM FPGA Altera CYCLONE V 5CEFA4F23C8N
    四轴运动控制器 FPGA Altera CYCLONE III EP3C40F484C8
    伺服驱动器 松下A4(MADDT1205003) 三环控制:位置、速度、转矩
    伺服电机 松下A4(MSMD012P1U) 额定转速3 000 r/min; 2 500脉冲/转;
    滚珠丝杠 —— 导程4 mm
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    表  2  17种类型参数曲线的轨迹参数

    实验组别 参数曲线类型 轨迹段长/mm 起点速度/(mm·s-1) 终点速度/(mm·s-1) 最大速度/(mm·s-1)
    1 1 4.000 20.000 60.000 60.000
    2 2 10.000 20.000 60.000 60.000
    3 3 70.000 20.000 300.000 300.000
    4 4 120.000 20.000 300.000 300.000
    5 5 4.000 60.000 20.000 60.000
    6 6 10.000 60.000 20.000 60.000
    7 7 70.000 300.000 20.000 300.000
    8 8 120.000 300.000 20.000 300.000
    9 9 10.000 20.000 30.000 60.000
    10 10 100.000 20.000 120.000 240.000
    11 11 100.000 120.000 20.000 240.000
    12 12 110.000 20.000 30.000 240.000
    13 13 20.000 20.000 30.000 60.000
    14 14 140.000 20.000 120.000 240.000
    15 15 140.000 120.000 20.000 240.000
    16 16 140.000 20.000 30.000 240.000
    17 17 10.000 20.000 20.000 20.000
    下载: 导出CSV

    表  3  17种类型轨迹参数加减速控制各运动段运动时间

    组别 线型 七个运动段时间/ms
    T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
    1 1 0.068 0 0.068 0 0 0 0
    2 2 0.100 0 0.100 0.033 0 0 0
    3 3 0.200 0.100 0.200 0. 0 0 0
    4 4 0.200 0.150 0.200 0.107 0 0 0
    5 5 0 0 0 0 0.067 0 0.067
    6 6 0 0 0 0.041 0.094 0 0.094
    7 7 0 0 0 0 0.200 0.080 0.200
    8 8 0 0 0 0.127 0.200 0.111 0.200
    9 9 0.081 0 0.081 0 0.060 0 0.060
    10 10 0.200 0.042 0.200 0 0.144 0 0.144
    11 11 0.153 0 0.153 0 0.200 0 0.200
    12 12 0.200 0.058 0.200 0 0.200 0.018 0.200
    13 13 0.100 0 0.100 0.078 0.082 0 0.082
    14 14 0.200 0.075 0.200 0.081 0.163 0 0.163
    15 15 0.173 0 0.173 0.083 0.200 0.044 0.200
    16 16 0.200 0.075 0.200 0.082 0.200 0.033 0.200
    17 17 0 0 0 0.500 0 0 0
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  • 收稿日期:  2018-12-12
  • 刊出日期:  2019-12-05

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