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电机加减速算法轨迹规划技术应用综述
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作者 艾超 庄定洋 +2 位作者 陈立娟 孙家庆 常振鑫 《机电工程》 北大核心 2025年第5期994-1005,共12页
为了解决采用轨迹技术对电机加减速曲线规划时,电机加减速曲线分段较多,各曲线所用参数之间具有一定耦合性,导致该技术在实际应用过程中存在参数优化工作较为复杂和困难的问题,对该技术大量应用实例和相关文献进行了系统性调研分析。首... 为了解决采用轨迹技术对电机加减速曲线规划时,电机加减速曲线分段较多,各曲线所用参数之间具有一定耦合性,导致该技术在实际应用过程中存在参数优化工作较为复杂和困难的问题,对该技术大量应用实例和相关文献进行了系统性调研分析。首先,对当前诸多应用轨迹规划技术的电机加减速算法数学模型及其加减速曲线的综合性进行了分析,对电机加减速算法轨迹规划方法提出了明确的分类;然后,对部分电机加减速算法轨迹规划技术的应用实例在提升控制目标及控制系统整体性能时所选取的优化方向和优化工作进行了深入分析,确定了电机加减速算法轨迹规划技术的性能指标为柔性和实时性,同时也明确了这两者对系统运行平稳性和电机控制性能的影响以及对应的评估标准;最后,对性能指标进行了分析,根据电机加减速算法轨迹规划技术在飞行控制领域和机床加工领域的应用实例,明确了柔性和实时性这两者和电机加减速算法数学模型之间的联系,并列出了电机加减速算法在优化这两者时存在的一系列共性问题。根据以上研究所得电机加减速算法轨迹规划技术的分类标准、性能指标和共性问题,对该技术进行了展望,为多应用场景下的电驱系统高性能控制研究奠定了基础。 展开更多
关键词 梯形加减速算法 指数型加减速算法 S曲线加减速算法 轨迹规划 性能指标 共性问题
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基于STM32的步进电机加减速轨迹规划算法 被引量:4
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作者 徐建明 徐金辉 《浙江工业大学学报》 CAS 北大核心 2024年第4期465-472,共8页
针对传统步进电机开环控制下加减速过程中柔性冲击大、失步和过冲等问题,结合STM32单片机提出了一种离散化的、带有电流调节的S曲线加减速控制算法。首先,通过多项式算法构建连续光滑的S曲线,根据矩频特性拟合转速和转矩的关系,联立转... 针对传统步进电机开环控制下加减速过程中柔性冲击大、失步和过冲等问题,结合STM32单片机提出了一种离散化的、带有电流调节的S曲线加减速控制算法。首先,通过多项式算法构建连续光滑的S曲线,根据矩频特性拟合转速和转矩的关系,联立转速和功率的关系,推导出电流计算方法;然后,对连续的S曲线进行等时间间隔采样,完成对S曲线的离散化;最后,在Keil平台进行算法代码编写,将编译后的工程文件下载到STM32中,通过步进电机的速度和位置跟踪实验验证了算法的有效性。 展开更多
关键词 步进电机 S曲线 加减速控制
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基于多项式加减速的多头螺纹磨削算法研究 被引量:1
3
作者 张威 吴双峰 +1 位作者 贺明茹 邢虎 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第11期2050-2059,共10页
对多头螺纹进行磨削加工时,为了实现砂轮与切入点对齐,砂轮需要回到零点,并在零点等待一转信号和主轴转过偏转角度,而等待固定的信号会导致插补效率降低。针对这一问题,设计了一种基于混合非对称多项式加减速控制算法的多头螺纹快速分... 对多头螺纹进行磨削加工时,为了实现砂轮与切入点对齐,砂轮需要回到零点,并在零点等待一转信号和主轴转过偏转角度,而等待固定的信号会导致插补效率降低。针对这一问题,设计了一种基于混合非对称多项式加减速控制算法的多头螺纹快速分头算法。首先,分析了螺纹分头原理和砂轮切入方法,提取了切入点选择特征;然后,采用分区建立了插补时间规划模型,根据插补时间规划方法和砂轮切入点选择特征,建立了砂轮与每个切入点对齐的脉冲时间变化模型;之后,根据五次速度曲线加减速控制算法和三次速度曲线加减速控制算法的基本原理,设计了混合非对称多项式加减速控制算法模型,建立了参数控制模型及快退区目标速度预测模型;最后,采用MATLAB仿真的方法,验证了多头螺纹快速分头算法的正确性和有效性。研究结果表明:在工况1、工况2条件下(螺纹头数分别为20、25,其他条件相同),顺序切入和对称切入的加工效率分别提高了12.98%、0.67%,根据工况参数可以确定加工效率最高的砂轮切入方法;采用变加减速控制的方法,在快退区减速段可以实现±4 ms的容差控制目标,降低了砂轮与切入点对齐算法的容差压力;采用混合非对称多项式加减速控制算法,可以对多头螺纹快速分头插补和加加速度进行柔性控制,以提高螺纹分头的效率。 展开更多
关键词 多头螺纹分头算法 五次速度曲线 三次速度曲线 插补时间规划 螺纹切入点 混合非对称加减速控制算法 参数控制模型
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基于布谷鸟算法的数控系统加减速参数规划
4
作者 张鑫 潘丰 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第5期26-32,共7页
针对传统加减速参数规划算法只适用于其对应加减速模型,移植性差以及求解动力学参数效率低的问题,提出一种适用于加减速段加加速度曲线中心对称模型的加减速参数规划算法。首先,构建加减速段加加速度曲线中心对称的模型,同时基于时间最... 针对传统加减速参数规划算法只适用于其对应加减速模型,移植性差以及求解动力学参数效率低的问题,提出一种适用于加减速段加加速度曲线中心对称模型的加减速参数规划算法。首先,构建加减速段加加速度曲线中心对称的模型,同时基于时间最优的原则,将模型内动力学参数规划问题转变为求解最优化问题;其次,具体化加减速段内加加速度首段曲线,构建最大速度与最短运动时间之间的映射关系;最后,设计布谷鸟算法内适应度函数,迭代寻找最优解。仿真实验证明,所提出算法能够适用于三阶、四阶S形以及正弦模型等复杂模型,求解效率较传统二分算法以及牛顿迭代法分别有65.8%、36.5%的提升,同时证明算法有效性、可靠性。 展开更多
关键词 加减速算法 最优化问题 布谷鸟算法 中心对称曲线
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全程S曲线加减速控制的自适应分段NURBS曲线插补算法 被引量:62
5
作者 潘海鸿 杨微 +2 位作者 陈琳 谭华卿 孙红涛 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期190-195,共6页
为满足现代数控加工的高速度、高精度要求,提出基于7段式S曲线加减速全程规划的NURBS曲线自适应分段插补算法。该算法根据NURBS曲线几何形状将其自适应分段,并计算曲线段各项参数值、对应S曲线加减速规划(速度规划为17种类型)中加减速... 为满足现代数控加工的高速度、高精度要求,提出基于7段式S曲线加减速全程规划的NURBS曲线自适应分段插补算法。该算法根据NURBS曲线几何形状将其自适应分段,并计算曲线段各项参数值、对应S曲线加减速规划(速度规划为17种类型)中加减速类型和自适应调整速度曲线加减速时间。在固定插补周期下,与单独自适应算法、5段式S曲线加减速控制方法的仿真结果相比,在满足加速度与加加速度限制条件,且最大弦高误差不超过0.5μm时,该算法插补精度高于单独自适应算法,与5段式S曲线加减速控制方法近似,且其全程平均进给速度比5段式S曲线加减速控制方法平均进给速度提高21.7%,达到594mm/s。 展开更多
关键词 自适应 分段插补 S曲线加减速控制 NURBS曲线
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数控系统S曲线加减速规划研究 被引量:74
6
作者 石川 赵彤 +1 位作者 叶佩青 吕强 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期1421-1425,共5页
在高速数控加工过程中,为避免机床在启动或停止时出现冲击、超调或振荡等现象,并提高加工效率和精度,提出S曲线加减速规划方法,根据轨迹段的特征,归纳出规划中可能出现的8种S曲线加减速方式。针对每种方式,采用解析式或者迭代法的方法,... 在高速数控加工过程中,为避免机床在启动或停止时出现冲击、超调或振荡等现象,并提高加工效率和精度,提出S曲线加减速规划方法,根据轨迹段的特征,归纳出规划中可能出现的8种S曲线加减速方式。针对每种方式,采用解析式或者迭代法的方法,给出了详细的数学描述,并进行仿真求解。 展开更多
关键词 高速加工 速度规划 S曲线加减速 数控系统
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多轴联动线性插补及其“S加减速”规划算法 被引量:28
7
作者 付云忠 王永章 +1 位作者 富宏亚 路华 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2001年第9期9-11,共3页
文章将速度的S曲线加减速规划算法用于多轴联动线性插补的前加减速处理 ,推导了插补迭代公式 ,并给出了实现算法。将该规划算法用于多坐标联动纤维缠绕机的数控系统中 ,效果很好。
关键词 线性插补 S曲线速度规划 加减速 算法 纤维缠绕机 数控系统
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一种新型柔性加减速算法 被引量:80
8
作者 郭新贵 李从心 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期205-207,212,共4页
针对传统的直线加减速和指数加减速算法在进给过程中存在柔性冲击的问题 ,提出了一种适用于高速进给的新型柔性加减速算法 ,采用三角函数构造加减速曲线 .对这种加减速模式进行了详细的分析和探讨 ,并提供了一种新型数控进给系统设计方法 .
关键词 高速进给 柔性加减速 加减速曲线
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一种新型的Jerk连续加减速控制方法研究 被引量:13
9
作者 于金刚 林浒 +2 位作者 张晓辉 黄艳 盖荣丽 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2009年第8期61-64,67,共5页
传统数控加工中加减速控制采用直线加减速方法和指数加减速方法但加速度都存在突变,使机床产生柔性冲击,现国内外一些先进的CNC系统采用S形曲线加减速方法,但S曲线实际上可看作是分段的多项式形式,其加加速度是分段恒定的,存在的不连续... 传统数控加工中加减速控制采用直线加减速方法和指数加减速方法但加速度都存在突变,使机床产生柔性冲击,现国内外一些先进的CNC系统采用S形曲线加减速方法,但S曲线实际上可看作是分段的多项式形式,其加加速度是分段恒定的,存在的不连续点使加加速度在某时刻突变,仍会导致机床整个运动中存在冲击和振动。为此提出一种基于加加速度控制的加减速控制方法,采用限制加加速值,并利用滤波器对加速度进行光滑处理来减少加工中由于加加速突变而产生的机床振动,进而实现高表面质量加工,同时又能达到机床良好的加减速性能。 展开更多
关键词 加减速控制 S曲线 多项式 JERK
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步进电机升降速曲线控制系统设计及其应用 被引量:44
10
作者 王勇 王伟 杨文涛 《控制工程》 CSCD 2008年第5期576-579,共4页
使用PLC模块搭建步进电机控制系统时,系统灵活性差、造价高。针对此问题,提出基于ARM7微处理器的步进电机的嵌入式控制系统,并进行了两种步进电机升降速曲线的设计与实现,给出了这两种曲线在工业定长嵌入式控制系统中的应用对比。实际... 使用PLC模块搭建步进电机控制系统时,系统灵活性差、造价高。针对此问题,提出基于ARM7微处理器的步进电机的嵌入式控制系统,并进行了两种步进电机升降速曲线的设计与实现,给出了这两种曲线在工业定长嵌入式控制系统中的应用对比。实际运行表明,采用提出的升降速曲线策略的步进电机控制系统在未增加成本的情况下,有效抑制了失步和过冲现象,避免了机械柔性冲击,延长了系统寿命,提高了生产效率。 展开更多
关键词 步进电机 升降速曲线 嵌入式系统 ARM7微处理器
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高质量加工中四次多项式速度规划算法研究 被引量:23
11
作者 王允森 盖荣丽 +1 位作者 孙一兰 杨东升 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期636-641,共6页
通过分析数控机床加工时常用的速度规划算法,针对加工过程中由于加速/减速时速度不平滑、加速度及加加速度突变导致数控机床振动的问题,提出一种四次多项式加减速控制方法,并给出了四次速度方程的详细推导步骤,然后介绍了基于四次多项... 通过分析数控机床加工时常用的速度规划算法,针对加工过程中由于加速/减速时速度不平滑、加速度及加加速度突变导致数控机床振动的问题,提出一种四次多项式加减速控制方法,并给出了四次速度方程的详细推导步骤,然后介绍了基于四次多项速度规划的参数曲线插补方法。该方法能保证数控机床在高速加工过程中的速度、加速度及加加速度实现连续变化,缓解高速加工产生的过冲。仿真实验表明,四次多项式速度规划算法能够使机床实现柔性加减速控制,从而满足高质量加工的要求。 展开更多
关键词 速度规划 四次多项式速度曲线 柔性加减速控制 高质量加工
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一种完善的自适应NURBS曲线插补算法 被引量:16
12
作者 李建刚 张婷华 +1 位作者 李泽湘 刘冠峰 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期1095-1098,1102,共5页
在考虑速度、加速度稳定性和加工误差精度的基础上,设计了一个完善的自适应NURBS插补器。该插补器不仅能够根据曲线的形状,自适应地调整速度,而且通过加减速处理模块和速度再修正模块,使速度在变速过程中始终以恒定的加速度进行升降,从... 在考虑速度、加速度稳定性和加工误差精度的基础上,设计了一个完善的自适应NURBS插补器。该插补器不仅能够根据曲线的形状,自适应地调整速度,而且通过加减速处理模块和速度再修正模块,使速度在变速过程中始终以恒定的加速度进行升降,从而不仅能够满足机床的加减速能力的要求,而且使得机床运行更加平稳,提高了加工精度。计算实例验证了所设计的离线自适应NURBS插补器的可行性。 展开更多
关键词 NURBS曲线插补器 CNC 自适应速度控制 加减速控制
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一种适用于前瞻的高精度7段式非对称S曲线加减速控制 被引量:12
13
作者 潘海鸿 杨增启 +3 位作者 陈琳 董海涛 谭华卿 钟文 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2015年第7期1024-1030,共7页
提出采用一种7段式非对称S曲线加减速控制方法,根据轨迹段的特征推导和规划实际应用中可能出现的8种类型加速度曲线。考虑到工程应用中离散实现上述算法时存在精度损失,提出插补时间圆整和插补点参数内部整数计算方法的精度控制策略以... 提出采用一种7段式非对称S曲线加减速控制方法,根据轨迹段的特征推导和规划实际应用中可能出现的8种类型加速度曲线。考虑到工程应用中离散实现上述算法时存在精度损失,提出插补时间圆整和插补点参数内部整数计算方法的精度控制策略以满足高精度的控制要求。基于浮点双精度型TI DSP67系列芯片的控制器硬件平台,对所提出的加减速控制方法和精度控制策略进行实验验证。实验结果表明:该算法能够有效规划8种类型的加减速曲线,并且根据精度控制策略得到的轨迹位置计算精度能达到0.01μm。 展开更多
关键词 非对称S曲线 加减速控制 前瞻控制 计算精度
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基于加减速时间控制的S形速度规划新算法研究 被引量:14
14
作者 郑仲谦 王兴飞 +1 位作者 李松 李迪 《机电工程》 CAS 2014年第4期425-430,共6页
针对使用S形曲线加减速控制的7阶段模型时参数设定复杂以及使用困难的问题,提出了基于加减速时间控制的5阶段S曲线柔性加减速控制方法。S形曲线加减速控制的7阶段模型可以解决直线加减速方法中加速度、速度不连续导致的冲击问题,但是其... 针对使用S形曲线加减速控制的7阶段模型时参数设定复杂以及使用困难的问题,提出了基于加减速时间控制的5阶段S曲线柔性加减速控制方法。S形曲线加减速控制的7阶段模型可以解决直线加减速方法中加速度、速度不连续导致的冲击问题,但是其规划参数的设定复杂,使用过程中容易出错。通过对原有的S形曲线加减速控制的7阶段模型进行分析,建立了加减速时间与加速度、加加速度的函数关系,在保证速度控制平稳运行的前提下,使参数设定大大简化,使用更为方便;同时,解决了基于加减速时间控制的规划方法无法适用的问题。仿真结果表明,利用基于加减速时间控制的5阶段模型控制方法可以在保证加速度、速度曲线连续,提高系统柔性的前提下,使参数设定更为简单直观,具有较高的实际应用价值。 展开更多
关键词 S曲线柔性加减速 加减速时间 规划算法
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单片机控制步进电机按S形曲线升降频设计 被引量:17
15
作者 曹东杰 韩峰 任云燕 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2006年第2期157-159,共3页
分析了步进电机升降频时发生失步、过冲的原因,提出了一种单片机控制的步进电机按S形曲线升降频的方法。该方法能有效提高定位系统定位的快速性和准确性且不必改变系统的硬件;同时可降低对步进电机功率的要求,降低系统功耗。文中以一个... 分析了步进电机升降频时发生失步、过冲的原因,提出了一种单片机控制的步进电机按S形曲线升降频的方法。该方法能有效提高定位系统定位的快速性和准确性且不必改变系统的硬件;同时可降低对步进电机功率的要求,降低系统功耗。文中以一个二维角度定位系统为例介绍了该方法的应用实现,试验结果表明同一系统在采用S形曲线升降频时的定位精度明显提高。 展开更多
关键词 步进电机 升降频 单片机 S形曲线
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S曲线加减速控制新方法的研究 被引量:49
16
作者 李晓辉 邬义杰 冷洪滨 《组合机床与自动化加工技术》 2007年第10期50-53,共4页
直线加减速方法由于加速度不连续易造成冲击,传统的S曲线加减速实现方法可克服这一不足,但分段较多,程序实现较复杂。针对上述问题,提出了S曲线加减速控制的新方法,将加减速过程划分为五个阶段,并给出其加加速度、加速度、速度、位移的... 直线加减速方法由于加速度不连续易造成冲击,传统的S曲线加减速实现方法可克服这一不足,但分段较多,程序实现较复杂。针对上述问题,提出了S曲线加减速控制的新方法,将加减速过程划分为五个阶段,并给出其加加速度、加速度、速度、位移的计算表达式,根据路径段长度进一步建立了S曲线加减速控制算法。仿真结果表明,该方法能保证速度、加速度的连续,有效提高了系统的柔性,同时简化了算法的实现。 展开更多
关键词 S曲线加减速 控制方法 柔性
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三次多项式型段内加减速控制新方法 被引量:11
17
作者 冷洪滨 邬义杰 潘晓弘 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期1440-1444,共5页
传统的加减速控制方法由于加速度的不连续性,易使机床产生冲击,影响零件加工质量和机床使用寿命.为此提出了一种三次多项式加减速控制模型.针对任意路径段在插补前加减速过程中需要预测减速点的问题,进一步提出了段内加减速控制新方法,... 传统的加减速控制方法由于加速度的不连续性,易使机床产生冲击,影响零件加工质量和机床使用寿命.为此提出了一种三次多项式加减速控制模型.针对任意路径段在插补前加减速过程中需要预测减速点的问题,进一步提出了段内加减速控制新方法,实现了对实际减速点的确定.针对理论减速点与实际减速点不重合而导致当减速阶段结束时仍存在低速运行段的问题,实现了对减速点的误差补偿.仿真和试验结果表明,提出的方法能够实现在加工过程中实际减速点的动态、智能化判断,并能够在较高速度下补偿减速点误差,消除了低速运行时间,提高了加工效率. 展开更多
关键词 加减速控制模型 三次速度曲线 计算机数字控制 实际减速点
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S曲线加减速速度控制新方法 被引量:13
18
作者 胡磊 林示麟 +1 位作者 徐建明 董辉 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2010年第1期22-26,34,共6页
依据数控加工的实际条件,提出了一种新型的S曲线加减速算法。在单段路径中,通过选取的初速度和末速度,计算得到加速区、匀速区和减速区的时间长度,消除了一般S曲线加减速方法在单一路径中初速度和末速度相同的约束。在多段路径中,分析... 依据数控加工的实际条件,提出了一种新型的S曲线加减速算法。在单段路径中,通过选取的初速度和末速度,计算得到加速区、匀速区和减速区的时间长度,消除了一般S曲线加减速方法在单一路径中初速度和末速度相同的约束。在多段路径中,分析了拐角处夹角大小和路径长度对速度的限制条件,进而采用移动窗口策略得到预处理段内各拐点速度。通过实例仿真,表明该方法在单段和多段路径加工过程中能有效缩短加工时间。 展开更多
关键词 S曲线 加减速算法 速度限制
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基于函数逼近的三角函数加减速方法 被引量:16
19
作者 李加文 陈宗雨 李从心 《机床与液压》 北大核心 2006年第3期66-67,8,共3页
针对NC系统传统的直线、指数加减速存在冲击、S曲线加减速过程计算复杂的特点,提出了基于函数逼近的三角函数加减速策略。采用逼近误差小、收敛速度快的契比雪夫多项式对加速度正弦函数二阶展开,速度、加减速区间长度等参数则直接利用... 针对NC系统传统的直线、指数加减速存在冲击、S曲线加减速过程计算复杂的特点,提出了基于函数逼近的三角函数加减速策略。采用逼近误差小、收敛速度快的契比雪夫多项式对加速度正弦函数二阶展开,速度、加减速区间长度等参数则直接利用基于二阶多项式的加速度求解,避免了函数逼近误差对参数计算的影响。新方法保证了加速度和加加速度的平稳变化,同时算法简单,工程实用性好。 展开更多
关键词 函数逼近 数控加减速 加减速曲线
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高速加工中速度规划算法的研究与实现 被引量:10
20
作者 盖荣丽 林浒 +1 位作者 郑飂默 黄艳 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2009年第6期1067-1071,共5页
针对数控系统高速加工过程中由于启动/停止时速度不平滑,加速度突变导致数控机床振动的问题,结合滑动平均滤波技术和三次多项式型速度规划方法提出一种新的S曲线加减速控制方法.对该方法所得速度、加速度、加加速度进行理论分析,证明了... 针对数控系统高速加工过程中由于启动/停止时速度不平滑,加速度突变导致数控机床振动的问题,结合滑动平均滤波技术和三次多项式型速度规划方法提出一种新的S曲线加减速控制方法.对该方法所得速度、加速度、加加速度进行理论分析,证明了该方法不仅能保证数控系统速度、加速度连续,而且加加速度连续.在数控系统上的实际应用表明了该方法的有效性. 展开更多
关键词 加减速控制 S曲线 滑动平均滤波 速度规划
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