外文翻译--研究三次多项式加速和减速控制模型的高速数控加工 中文版.doc

研究三次多项式加速和减速控制模型的高速数控加工作者:洪滨，吴易杰，潘肖虹浙江大学制造工程研究所电子邮箱：lenghb2002zju.edu.cn；瓦特埘1116zju.edu.cn2007年7月收到；2007年11月修订；2007年12月30日发表）摘要:为满足高速数控加工的需求，一个加速和减速控制装置是必要的。此外,速度曲线也是由三次多项式模型构成连续性避免了在高速数控强烈震动的离散特征。此外，还设立了数据采样控制离散数学模型，离散表达了理论减速长度是很难获得在预先确定的减速点的问题。自适应控制算法的加速和减速，是从理论的表达式推导出的。实验结果证明了加减控制模型具有容易实现的特点，它运动平稳，而且震动小。这种模型已成功应用于多轴高速微机机械加工制造。关键词:高速数控加工，加速和减速控制模型，三次速度曲线，离散,数学模型，自适应控制算法的加速和减速引言数控加工正向高速和高效率发展。在高速机械加工，每个运动的轴心必须加速到进入运动状态，同时，在数秒钟之内，也能实现精确的停止。因此，研究在高效率加速度和减速控制方法，是实现高速加工的需求一个关键在现代的高性能数控系统的问题。目前大部分国家常用的经济型数控装置是是线性模式和指数模式。但是，震动很容易造成加速度不连续性，从而影响加工质量和设备的使用寿命。为了降低振动，S形曲线运动的议案是采用了先进的数控系统。加速度（或减速）在S-曲线阶段是由英寸压痕加速阶段，不断加速和减少加速阶段构成。通过分级加速度控制，进给速度的连续性可以变的更好。但是，这个算法过于复杂。三角函数的方法更为灵活，但该算法有广泛和更复杂的计算，难以满足实时性要求。多项式的方法选择函数，可以产生很多加减速特征，此外，可以使特色减速独立于那些加速度。为了实现对高性能运动控制，议案必须有相应的配置文件该系统的限制，如最大加速度和最大位置轨迹速度。如果速度分布的位置轨迹是平滑的，那他就是由多项式函数的方法产生的。它需要大量的计算。数字卷积方法远比多项式函数更有效，容易由硬件实现。由这个剖面产生的流速剖面，加速间隔总是与减速间隔相同，减速特征都由加速特征决定。一个存储简单有效生成速度分布的方法，根据加减控制所要求的特点，每个组系数可以被计算和存储。由于移动的距离和加减速间隔，可有效地利用这些系数产生预期的特征。对于长间距和短间距，如果选择相同的加减速间隔，有效速度配置文件不能为不同间距的运动计算。本文组织如下。第二节提出了为高速数控加工的一种三次多项式加减控制模型；第三节，基于离散特征的采样插补，提出了数据三次多项式加减控制离散数学模型；第四节推导出了预先减速度任意路径的加速和减速自适应控制算法；第五节列出了实验结果；第六节做出了结论总结。三次多项式加速和减速控制模型为了适应高速加工，切削速度必须平稳改变，加速度必须保持连续性。其边界条件为：（1）初始状态的水平位移为0；（2）初速度和末速度都和规定速度保持一致；（3）加速度在开始时和结束时都为0。进给率加速和减速的曲线函数由以下三次多项式构建，)1(据推测，mt是加速或减速持续时间，是作为加速或减速从初速度到末速度的加速度或减速度的同步旋转轴，u=tmt，tO，mt。另外动力学特性曲线的加速度与约束反力可以通过区分取得进给速度曲线。同样，综合（1）随着时间差的位移曲线的功能边界条件是其中SV和eV代表加速或减速阶段的初速度和末速度。曲线函数的计算方法是，在上式中，让u=0.5，加速度A（u）等于最大加速度maxA。同时可以算出mt如下，n是个真实的数值，表示当加速度或减速度从sV到eV的插入期阶段理论运行的理论次数。当t=mt时，理论加速或减速时间长度1S可由公式（4）得出，速度V，加速度A，约束反力J的关系如图1所示，在这个三次多项式的加速度和减速度控制模型中，连续的加速度避免了高速加工时强烈振动的情况发生。计算约束反力、加速度、速度、位移和速度的变化过程简单、容易实现，因为只是几个四个基本的计算。图1三次多项式加速和减速控制离散模型数据采集插值特性控制与数据采集插值是一种离散控制模式。数据采集插值是基于一条接近直线的曲线，它的长度与局部轴向计划速度成比例。加速和减速控制首先用来进行要求的进给率控制V。然后进给率控制V在笛卡尔坐标上被作为插入值去计算每根轴的行进距离。（X、Y和Z）。行进距离X、Y和Z沿着X、Y、Z的位移最后作为位置控制回路上运动控制程序的位置指令。当数据采样插值法用于位置控制,它是条件,确保每个同步运动轴到达目地。同时,他们的运动是连续的，所以,每一个轴运转时间t不只是插值周期T的整数倍。这种条件可以通过调整同步运动轴的可控制进给率来实现。通过上述分析，n应该是一个整数。假设N是一个不小于n的最小整数，在上式里，用整数N取代实数n，max32mestVVAnT22max134semscsVVtVVA(),.NceilnNnmax32estmVVANT（6）离散模型的构建鉴于函数y=f（t）提供任何曲线中，以区间【0tnt】划分成N个部分。挑选如图2（a）所示左端点的高度来确定高度。它的大概区域在函数y=f（t）下，区间【0tnt】的范围内。图2实现曲线f(t)。（1）左端点作为矩形的高度；（2）右端点作为矩形的高度这种曲线下的找出近似区域的方法被称为左总和法。如图2（b）所示选择右端点来决定高度，它的大概区域在函数y=f（t）下，区间【0tnt】的范围内。00001()ntNtnnittttftdtftiNN这种曲线下的找出近似区域的方法被称为右总和法。假设约束反力的斜率是K，约束反力的初始值、加速度、速度、位移分别为0J、0A、0V、0S。约束反力的离散模型由左总和法来得出，则，