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《中国科学院研究生院(沈阳计算技术研究所)》 2014年
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NURBS曲线插补的速度前瞻控制算法的研究设计

张力  
【摘要】:数控系统(CNC)在当今加工制造业中的地位可以用举足轻重来形容。提高进给速度和精度成为数控系统追求的最大目标。在传统数控系统中,用途最广的是直线微段和圆弧段插补,这两种插补算法误差较大。在今天对于精度要求越来越高的前提下,新的插补方式—NURBS插补应用而生。 近年来,随着CPU计算能力的快速增长,以前难于实现的控制技术成为研发领域的热点。在数控加工中经常遇到突变点,进给速度方向会急速变化,降低了加工质量。为此,一种全新的控制技术—前瞻技术在现代数控系统得到大量应用。前瞻控制算法能够提前发现速度突变点,对进给速度采取优化方案以达到提前减速的目的。前瞻控制算法性能的高低直接影响着生产的效率和产品质量。由于所处地位的关键性,前瞻控制技术一直是高性能数控系统研发中追求的目标。为实现数控加工中预先发现速度突变点,平稳的经过该插补点,防止速度突变引起的机床的振动,本文针对NURBS曲线插补,提出一种新的前瞻控制算法,建立了算法的通用模型。首先根据曲线中曲率变化找到速度突变点,然后根据速度突变点对曲线进行分段处理。研究了前瞻距离的求解方法,给出了推导过程。提出了速度突变点处的进给速度优化方案和减速点判别方案。设计了一种基于三次多项式型加减速的前瞻算法,给出了具体的实现流程。最后对本文所提出的算法进行仿真,分析结果可得该算法能够提前检测到速度突变点,优化突变点处进给速度并及时减速,满足数控加工的要求。通过与基于S型曲线加减速的前瞻算法对比,本文所提出的算法在遇到速度突变点时能平稳过渡,减少加加速度跃变。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(沈阳计算技术研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TG659;TP13

【引证文献】
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【参考文献】
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1 周忠博;王红军;黄民;;数控技术的最新进展及发展趋势研究[J];装备制造技术;2013年01期
2 朱明;游有鹏;何均;;S形加减速算法前瞻处理研究[J];小型微型计算机系统;2011年10期
3 肖立娜;黄艳;盖荣丽;于东;;微小程序段间速度平滑的指数加减速算法设计[J];组合机床与自动化加工技术;2011年07期
4 李丹;;多项式拟合柔性加减速算法的研究[J];制造业自动化;2011年05期
5 汪霖;曹建福;;高速装备前瞻自适应速度优化算法[J];计算机集成制造系统;2010年05期
6 何均;游有鹏;陈浩;王化明;;S形加减速的嵌套式前瞻快速算法[J];航空学报;2010年04期
7 王海涛;赵东标;高素美;;参数曲线的自适应实时前瞻插补算法[J];计算机集成制造系统;2010年02期
8 冷洪滨;邬义杰;潘晓弘;;三次多项式型微段高速自适应前瞻插补方法[J];机械工程学报;2009年06期
9 胡鸿豪;吴勇翀;肖绚;;CNC系统直线加减速优化算法[J];机床与液压;2008年05期
10 冷洪滨;邬义杰;潘晓弘;;三次多项式型微段高速加工速度规划算法研究[J];计算机集成制造系统;2008年02期
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1 孙海洋;NURBS曲线刀具路径实时插补技术研究[D];国防科学技术大学;2008年
2 任锟;高速数控加工的前瞻控制理论及关键技术研究[D];浙江大学;2008年
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1 金越;数控加工前瞻控制技术及应用[D];哈尔滨工业大学;2009年
【共引文献】
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1 孙征;梁秀满;;基于前瞻S曲线的B样条连续小线段插补算法[J];华北理工大学学报(自然科学版);2018年01期
2 陈效力;;基于数控裁床运动性能的速度前瞻算法研究[J];电子科技;2017年10期
3 季国顺;俞武嘉;陈子辰;;颠簸度分段线性连续的高速进给运动控制算法[J];计算机集成制造系统;2017年09期
4 姚杰;;数控机床机械结构设计与制造技术的研究探讨[J];中国设备工程;2017年15期
5 吴文江;李浩;韩文业;郭安;;面向高质量加工的圆弧平滑压缩插补算法[J];计算机集成制造系统;2017年12期
6 徐禹翔;徐晓光;朱雪燕;;基于五段S型曲线的机械手速度规划策略[J];四川理工学院学报(自然科学版);2017年02期
7 司慧晓;吴文江;李浩;;基于圆弧过渡的五段S型加减速算法[J];组合机床与自动化加工技术;2017年03期
8 杨美娟;;数控仿真软件在数控机床教学中的应用[J];山东工业技术;2017年06期
9 李袭桐;薛迪;;数控技术的现状及发展趋势[J];科技创新与应用;2017年07期
10 张峻珲;;浅析我国数控技术的最新进展及发展趋势[J];科技风;2017年03期
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1 郑浩;双轴运动平台精密轮廓跟踪控制策略研究[D];沈阳工业大学;2015年
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3 耿聪;数控系统五轴联动轨迹平滑技术研究与应用[D];中国科学院研究生院(沈阳计算技术研究所);2014年
4 陶冶;大型零件在机接触式跟踪扫描测量方法及关键技术[D];大连理工大学;2014年
5 李兵;基于方向场理论的X-Y平台速度规划与轮廓控制研究[D];沈阳工业大学;2013年
6 王国勋;基于STEP-NC的开放式数控系统若干关键技术研究[D];东北大学;2013年
7 李莹;超磁致伸缩微致动器驱动的车削加工系统建模与控制[D];东北大学;2013年
8 吴继春;曲面数控加工编程轨迹的NURBS拟合及插补算法研究[D];华中科技大学;2012年
9 乔志峰;适用于复杂形面加工的多轴运动控制系统设计理论与方法研究[D];天津大学;2012年
10 章永年;五轴数控加工中无碰刀具轨迹生成算法的研究[D];南京航空航天大学;2012年
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1 王兵兵;数控系统含参Bezier基插补及前加减速算法研究[D];江西理工大学;2017年
2 张力;NURBS曲线插补的速度前瞻控制算法的研究设计[D];中国科学院研究生院(沈阳计算技术研究所);2014年
3 叶益明;雕铣机数控系统应用集成研究[D];华中科技大学;2012年
【同被引文献】
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1 东梁;李迪;粟明;李松;;连续轨迹平滑过渡控制算法研究[J];电子设计工程;2015年20期
2 刘强;刘焕;周胜凯;李传军;袁松梅;;连续多类型曲线段进给速度前瞻规划[J];计算机集成制造系统;2015年09期
3 潘海鸿;杨增启;陈琳;董海涛;黄炳琼;谭华卿;;一种优化轨迹段间衔接速度的自适应前瞻控制[J];机械工程学报;2015年05期
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5 卜凡;樊留群;齐党进;;数控加工速度前瞻及插补算法的研究[J];机械与电子;2013年08期
6 冯强;胡毅;于东;路小虎;贾小波;;基于多核嵌入式数控系统的速度前瞻算法研究[J];组合机床与自动化加工技术;2013年03期
7 董靖川;王太勇;王自静;李勃;丁彦玉;蒋永翔;;通用型前瞻速度规划算法[J];计算机集成制造系统;2013年03期
8 李松;李迪;翟振坤;;基于ARM+DSP+FPGA+MCU的高速嵌入式数控系统研究[J];机床与液压;2013年03期
9 张晓辉;于东;郑飂默;秦承刚;韩文业;;面向高速加工的微小线段平滑过渡算法研究[J];小型微型计算机系统;2011年01期
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1 贺云凯;基于六轴工业机器人的矢量图形及字符绘制的应用研究[D];太原理工大学;2015年
2 许东伟;多轴数控系统的运动控制算法研究与开发[D];广东工业大学;2015年
3 闫野;精密滚珠丝杠表面感应加热淬火工艺研究[D];山东大学;2015年
4 陈博;基于人机工程学的数控车床人机界面的设计研究[D];西安工程大学;2015年
5 赵丽荣;数控机床电气设计与调试[D];山东大学;2014年
6 李远重;基于FPGA的5自由度工业机械臂控制系统研究[D];湖北工业大学;2014年
7 米利国;工业机器人轨迹寻优算法研究与实现[D];内蒙古大学;2014年
8 徐宝腾;基于ARM+FPGA的激光雕刻机控制系统的研发[D];山东大学;2014年
9 林志炜;高速数控系统中NURBS曲线自适应插补的实现及其加减速控制策略研究[D];中国科学技术大学;2014年
10 张力;NURBS曲线插补的速度前瞻控制算法的研究设计[D];中国科学院研究生院(沈阳计算技术研究所);2014年
【二级参考文献】
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1 周玉清;孙挪刚;黎玉刚;母勇民;;基于电动机电流的数控机床主轴状态监测系统研究[J];制造技术与机床;2011年03期
2 杨铜;郑魁敬;;基于Windows XP+RTX的PC数控软件关键技术研究[J];制造技术与机床;2011年01期
3 黄兴;唐小琦;周向东;;总线型数控系统软件平台的研究与实现[J];组合机床与自动化加工技术;2010年12期
4 周丹;;基于数控复杂平面曲线插补的一种新方法[J];机床与液压;2010年16期
5 王永红;;NURBS曲线数控插补算法研究[J];机械制造与自动化;2010年04期
6 刘华东;姜文新;李跃中;;基于NURBS曲线的并联数控机床插补算法研究[J];电大理工;2010年02期
7 韩振宇;李茂月;富宏亚;姜春雨;;开放式智能数控机床的研究进展[J];航空制造技术;2010年10期
8 何均;游有鹏;陈浩;王化明;;S形加减速的嵌套式前瞻快速算法[J];航空学报;2010年04期
9 赵涛;黄大贵;;基于SERCOS接口的分布式离线插补数控系统设计[J];机械设计与制造;2010年04期
10 富宏亚;梁全;;开放式数控技术及其在我国的发展状况[J];航空制造技术;2010年04期
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1 刘胜涛;五坐标样条曲线插补技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
2 康书杰;NURBS曲线实时插补技术研究[D];南京航空航天大学;2007年
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3 韩庆瑶;董云风;师向红;;基于NURBS曲线的逼近研究[J];煤矿机械;2006年08期
4 ;An Approximation Method of NURBS Curves in NC Machining[J];武汉理工大学学报;2006年S2期
5 ;Study of NURBS Interpolation Algorithm Based on Self-adaptive Control[J];International Journal of Plant Engineering and Management;2009年04期
6 葛玉琛,李雪蕾;利用NURBS曲线生成版纹的新方法[J];印刷技术;2000年05期
7 孙季初;在工具和模具制造中基于NURBS的过程链[J];世界制造技术与装备市场;2002年01期
8 韩庆瑶,贾桂红,黄燕梅;三次NURBS曲线轮廓的数控加工编程处理[J];煤矿机械;2005年01期
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1 乔学军;刘蓉;;一种构造光滑的闭NURBS曲线的算法及应用[A];图像图形技术与应用进展——第三届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2008年
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3 余武志;胡鹏浩;赵前程;;螺杆转子的NURBS建模[A];第十九届测控、计量、仪器仪表学术年会(MCMI'2009)论文集[C];2009年
4 Limei Wang;Rui Liu;;Research of Direct-drive XY Table Contouring Control Based on NURBS Interpolator[A];第25届中国控制与决策会议论文集[C];2013年
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6 孙利君;张彩明;;一种对NURBS曲线进行形状调整的新方法[A];第一届全国几何设计与计算学术会议论文集[C];2002年
7 成敏;王国瑾;;NURBS曲面显式降多阶逼近[A];几何设计与计算的新进展[C];2005年
8 乔志峰;王太勇;胡淼;;具有自适应精度控制功能的五轴NURBS插补方法研究[A];机械动力学理论及其应用[C];2011年
9 向长波;许建华;;基于NURBS曲线的不规则物体三维重建与测量[A];2009全国虚拟仪器大会论文集(一)[C];2009年
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8 于丕强;NURBS曲面重构中的几何连续性问题[D];大连理工大学;2002年
9 冀世军;反求工程的NURBS曲面拼接与拟合技术研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
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1 王文莉;针对小线段加工的NURBS自适应插补算法的研究[D];山东大学;2015年
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6 李业鹏;多约束综合控制的NURBS曲线插补算法及其刀补研究与实现[D];湘潭大学;2015年
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8 张君;面向连续短线段高速加工的平滑转接及前瞻控制研究[D];上海工程技术大学;2016年
9 申强强;基于NURBS建模的反射面天线赋形与优化[D];南京理工大学;2016年
10 张小燕;封边曲线NURBS插值和偏置算法研究[D];东北林业大学;2016年
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