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

1

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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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

2

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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减少冲击的五段S曲线加减速新算法研究 被引量：14

3

作者 倪晓伟 刘建群 +1 位作者 许东伟 高伟强 《机床与液压》 北大核心 2016年第17期93-97,共5页

以减少机床冲击为目的,提出一种以最大加速度为参量的五阶段S曲线加减速控制新算法。采用解析式对短轨迹代码加工时的最大速度进行分析和重算,并针对重算最大速度时可能出现加加速度过大的情况,提出一种快速求解的带可调参数的迭代算法... 以减少机床冲击为目的,提出一种以最大加速度为参量的五阶段S曲线加减速控制新算法。采用解析式对短轨迹代码加工时的最大速度进行分析和重算,并针对重算最大速度时可能出现加加速度过大的情况,提出一种快速求解的带可调参数的迭代算法对加加速度进行限制,以降低加速度变化率。仿真结果表明:该算法参量少,易于编程实现,确定合适的可调参数值可大大减少算法迭代次数,快速限制加加速度值,避免加速度发生突变,保证速度在加工过程中平滑变化,有效地提高了系统的柔性。 展开更多

关键词 加减速控制 五段s曲线 加加速度限制 减少冲击

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基于分段刀轨S曲线加减速控制的进给速度优化研究 被引量：3

4

作者 陈晓兵 廖文和 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2012年第10期44-47,共4页

针对采用恒定进给速度加工复杂曲面的加工效率不高问题,研究了基于分段刀轨加减速过渡的进给速度优化方法。以刀轨几何特点和机床运动学特性为约束,将刀轨进行分段并为每个刀轨段规划进给速度;在相邻的刀轨段中,以S曲线加减速控制中的... 针对采用恒定进给速度加工复杂曲面的加工效率不高问题,研究了基于分段刀轨加减速过渡的进给速度优化方法。以刀轨几何特点和机床运动学特性为约束,将刀轨进行分段并为每个刀轨段规划进给速度;在相邻的刀轨段中,以S曲线加减速控制中的加速和匀速或匀速和减速方式对进给速度进行过渡处理。实验结果表明了文中方法是可行和有效的。 展开更多

关键词 进给速度优化 s曲线加减速控制 机床运动特性 分段刀轨

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S曲线加减速控制新方法的研究 被引量：49

5

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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S曲线加减速控制新算法的研究 被引量：38

6

作者 张碧陶 高伟强 +1 位作者 沈列 阎秋生 《机床与液压》 北大核心 2009年第10期27-29,共3页

针对传统的多段S曲线加减速控制算法参数多、计算复杂的问题,提出一种S曲线的加减速控制新算法。实验证明:这种简单的控制算法能快速而又准确地预测运动轨迹,而且能保证速度的过渡平滑,加工精度高,确保数控系统对实时性的要求。

关键词 s曲线加减速 数控系统 柔性控制

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基于多项式的S曲线加减速运动控制算法构建 被引量：15

7

作者 高伟强 江小成 +2 位作者 刘汝发 高子谋 刘建群 《机床与液压》 北大核心 2019年第4期124-128,共5页

加减速运动控制算法性能直接影响数控机床、机器人等控制系统的运动效率、运动精度和运动的平稳性。提出由目标需求构建S形曲线的思路,并针对常见的七段、五段S形曲线加减速控制算法存在的问题,构建一种以五次多项式为基础的三段S形曲... 加减速运动控制算法性能直接影响数控机床、机器人等控制系统的运动效率、运动精度和运动的平稳性。提出由目标需求构建S形曲线的思路,并针对常见的七段、五段S形曲线加减速控制算法存在的问题,构建一种以五次多项式为基础的三段S形曲线加减速控制算法。该运动控制算法简化了传统S形加减速控制算法,其加速度、速度、位移曲线连续可导,运动平稳、无冲击,加速、减速运动效率高。通过MATLAB仿真和螺孔阵列加工试验证明,该算法比传统S形加减速控制算法在加速、减速过程具有更高的运动效率和平稳性。 展开更多

关键词 加减速控制 s形曲线 五次多项式 运动控制

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基于S曲线加减速旋挖钻机定位控制研究 被引量：1

8

作者 陶柳 肖烈 +2 位作者 余浩 王云 雷雄 《机床与液压》 北大核心 2018年第10期126-130,共5页

以旋挖钻机回转自动定位控制系统为研究对象,分析旋挖转机回转自动定位系统与S曲线原理,根据S曲线调整的方法提出基于S曲线加减速的旋挖钻机自动回转定位控制算法,并对该算法进行了分类分析及设计。为验证S曲线加减速算法在旋挖钻机自... 以旋挖钻机回转自动定位控制系统为研究对象,分析旋挖转机回转自动定位系统与S曲线原理,根据S曲线调整的方法提出基于S曲线加减速的旋挖钻机自动回转定位控制算法,并对该算法进行了分类分析及设计。为验证S曲线加减速算法在旋挖钻机自动定位控制中的可行性及可靠性,在装有高速运动控制器的旋挖钻机上进行试验。结果表明:这种方法可满足旋挖钻机自动定位控制,且具有旋挖钻机运行平稳、控制精度高等优点。 展开更多

关键词 旋挖钻机 s曲线加减速算法 自动回转定位 控制系统

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S曲线加减速控制在3D打印中的实现 被引量：7

9

作者 李哲 党开放 +1 位作者 黄矫燕 赵弘 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2017年第8期97-99,104,共4页

桌面级3D打印机步进电机通常采用梯形加减速控制,在高速打印时加减速过程易受到柔性冲击,影响打印质量。为解决上述问题,采用ARM架构的STM32F103微处理器,设计出一种基于该处理器的S曲线加减速控制方法,并与梯形加减速进行了对比实验。... 桌面级3D打印机步进电机通常采用梯形加减速控制,在高速打印时加减速过程易受到柔性冲击,影响打印质量。为解决上述问题,采用ARM架构的STM32F103微处理器,设计出一种基于该处理器的S曲线加减速控制方法,并与梯形加减速进行了对比实验。实验结果表明,采用设计的S曲线加减速控制方法后,3D打印机在高速打印时,加减速过程柔性冲击减小,打印质量提高。 展开更多

关键词 s曲线加减速 步进电机 运动控制 3D打印

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直流无刷电机S曲线加减速控制算法及其实现 被引量：7

10

作者 杨九林 朱建公 +3 位作者 廖璇 吴元伟 周军 廖晓波 《机床与液压》 北大核心 2020年第23期160-165,共6页

在直流无刷电机驱动大惯量负载运动过程中,速度突变会造成转子或者齿轮等传动结构机械损坏,且位置控制精度很难保证。为提高直流无刷电机和传动机构的使用寿命以及旋转运动的稳定性和准确性,在深入分析S曲线加减速算法的基础上,提出一... 在直流无刷电机驱动大惯量负载运动过程中,速度突变会造成转子或者齿轮等传动结构机械损坏,且位置控制精度很难保证。为提高直流无刷电机和传动机构的使用寿命以及旋转运动的稳定性和准确性,在深入分析S曲线加减速算法的基础上,提出一种适用于嵌入式平台的简化S曲线加减速实现方法。通过MATLAB仿真拟合出平滑的S曲线,提出不同约束条件下的S曲线平滑度控制指标;通过将S曲线离散化为多个脉冲频段,在嵌入式ARM处理器上实现了直流无刷电机的S曲线加减速控制;通过脉冲测试实验证明了该控制方法能够有效提高直流无刷电机在运动过程中的稳定性和准确性。 展开更多

关键词 直流无刷电机 加减速控制 五段s曲线

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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

11

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S曲线加减速控制方法的轨道交通列车目标速度曲线计算研究 被引量：3

12

作者 王海南 《城市轨道交通研究》 北大核心 2021年第7期106-109,共4页

针对目前城市轨道交通乘客日益增长的舒适性需求,基于S曲线加减速控制方法,提出了列车运行目标速度曲线的计算方法。该方法已在FAO(全自动运行)下列车运行速度控制中得以应用。结果表明:采用该方法可提高列车运行的平稳性,进而提高乘客... 针对目前城市轨道交通乘客日益增长的舒适性需求,基于S曲线加减速控制方法,提出了列车运行目标速度曲线的计算方法。该方法已在FAO(全自动运行)下列车运行速度控制中得以应用。结果表明:采用该方法可提高列车运行的平稳性,进而提高乘客乘坐的舒适性。对因减缓机械设备冲击性而减缓机械设备的磨损、降低噪声、延长设备的使用寿命等方面也有一定助益。 展开更多

关键词 轨道交通列车 全自动运行 s曲线加减速控制方法 目标速度曲线 平稳性

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一种S形曲线加减速计算方法 被引量：12

13

作者 林一松 汤兆红 +2 位作者 区锐相 林金萍 龚德明 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2005年第11期74-75,共2页

介绍了一种实用的S形曲线加减速的计算方法。实践证明该方法简单可靠。

关键词 s形曲线 加减速控制 速度控制 数控技术

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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

14

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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步进电机短位移高响应加减速控制方法研究 被引量：8

15

作者 李亚 杨亮 +2 位作者 任鹏 李振亮 许玮 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2010年第8期30-32,共3页

通过对控制步进电机常采用的加减速算法进行深入研究,得到一种只需给定位移量和运行时间即可实现短位移高响应的S型曲线加减速控制算法;提出了一种基于PLC的速度曲线离散化方法,利用对PLC在线编程改变S型曲线的参数,从而实现PLC直接控... 通过对控制步进电机常采用的加减速算法进行深入研究,得到一种只需给定位移量和运行时间即可实现短位移高响应的S型曲线加减速控制算法;提出了一种基于PLC的速度曲线离散化方法,利用对PLC在线编程改变S型曲线的参数,从而实现PLC直接控制步进电机完成S型曲线加减速控制。现场应用表明,该控制算法响应速度快,控制方法简单有效,稳定可靠。 展开更多

关键词 s型曲线 加减速控制 步进电机 在线编程

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自适应加加速度NURBS曲线前瞻插补算法研究 被引量：8

16

作者 潘海鸿 易健 +2 位作者 刘梦 梁旭斌 陈琳 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2020年第11期54-59,64,共7页

针对现有NURBS曲线直接插补算法在曲率变化较大的拐角处容易出现弓高误差超限现象,导致加工精度降低等问题。提出一种自适应加加速度NURBS曲线前瞻插补算法。该算法首先用弓高误差和法向加速度作为约束条件限制曲线各插补点的进给速度,... 针对现有NURBS曲线直接插补算法在曲率变化较大的拐角处容易出现弓高误差超限现象,导致加工精度降低等问题。提出一种自适应加加速度NURBS曲线前瞻插补算法。该算法首先用弓高误差和法向加速度作为约束条件限制曲线各插补点的进给速度,并在曲率极大值处进行分段处理;然后,基于前瞻控制与非对称S型曲线加减速控制对分段点进给速度优化处理,并自适应修正加速与减速运动阶段的加加速度;最后,以调整后的参数进行加减速控制并进行插补输出。实验测试结果表明,该算法即使在曲率较大区域的弓高误差、加速度和加加速度也不会超出CNC系统的限制,并实现平滑运动和高精度的加工。 展开更多

关键词 NURBs插补 自适应加加速度 前瞻控制 非对称s型曲线加减速

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连续微段前瞻及加减速算法

17

作者 陶佳安 高胜林 +1 位作者 游清宁 施群 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第9期1570-1577,1586,共9页

针对目前实时曲线重构微段加工方法存在的不能准确重建设计轮廓、重构曲线的轮廓误差大于轮廓误差允许值的问题,在前瞻算法中新建了曲线轮廓重构条件,其中包括基于转角允许通过速度的转角条件和基于连续转角与段长相关变化的段长条件,... 针对目前实时曲线重构微段加工方法存在的不能准确重建设计轮廓、重构曲线的轮廓误差大于轮廓误差允许值的问题,在前瞻算法中新建了曲线轮廓重构条件,其中包括基于转角允许通过速度的转角条件和基于连续转角与段长相关变化的段长条件,同时提出了基于节点的S型加减速速度规划算法.在应用该算法进行的仿真与实验中,重构曲线与微段间的最大轮廓误差小于原曲线在CAM软件中生成微段时所设定的允许轮廓误差,且加工效率是传统微段加工过程的1.5～3.3倍.实验结果表明,采用文中算法可以从NC代码中有效地区分出原设计轮廓中的几何元素,找到轮廓上的基点,从而能准确地还原零件的设计轮廓,并使插补点精确地通过每个重构段的段内节点,在提高了加工效率的同时保证了加工精度.该项研究结果可应用于中高档数控系统设计及复杂曲面的加工中,以提高加工效率. 展开更多

关键词 微段 曲线重构 前瞻 s型加减速

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基于牛顿迭代法的S形加减速时间算法研究 被引量：18

18

作者 杨亮亮 许守金 +1 位作者 史伟民 葛宏伟 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期912-916,942,共6页

S形加减速控制涉及求解多元高次方程或者不等式,且要求求解出来的最终解是非负数,为此根据时间最优原则和速度、加速度的限制条件,把S形加减速控制中所涉及的五元非线性方程组分解为2个二元非线性方程组和1个一元线性方程。采用牛顿迭... S形加减速控制涉及求解多元高次方程或者不等式,且要求求解出来的最终解是非负数,为此根据时间最优原则和速度、加速度的限制条件,把S形加减速控制中所涉及的五元非线性方程组分解为2个二元非线性方程组和1个一元线性方程。采用牛顿迭代法和迭代修正的方式逐步求解出符合要求的加减速时间,进而求出速度曲线,进行插补运算。仿真与实验结果证明,该算法简明高效、运行稳定,能够满足高速高精数控要求。 展开更多

关键词 s形加减速控制 五元非线性方程 牛顿迭代法 时间最优原则

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发动机连杆裂解槽激光加工机床的加减速前瞻控制 被引量：8

19

作者 林宝君 郑祺峰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期793-801,共9页

为了提高发动机连杆裂解槽激光加工机床的加工效率,提出了一种对机床数控系统的加减速进行前瞻控制与S型曲线加减速相结合的方法。将高档数控系统常用的S型曲线加减速算法原有的七段过程简化为五段,将前瞻控制理论应用到S型曲线加减速... 为了提高发动机连杆裂解槽激光加工机床的加工效率,提出了一种对机床数控系统的加减速进行前瞻控制与S型曲线加减速相结合的方法。将高档数控系统常用的S型曲线加减速算法原有的七段过程简化为五段,将前瞻控制理论应用到S型曲线加减速算法中,在速度突变前提前规划速度,将这五段曲线中的位移、速度和加速度从连续量转变成离散的、周期变化的量,最后将改进后的算法移植到数控系统中。仿真结果表明,应用改进算法,变速后系统达到新稳态的时间缩短了3.5 ms,最大超调量是原来的80%。切槽实验结果表明:对连杆大头孔进行激光切槽后,裂解槽的槽深均匀无超差(裂解槽上各个点的槽深度差异小于±0.02 mm),完全符合后续加工要求,该方法大大提高了连杆裂解槽激光加工机床的稳定性以及速度和精度。 展开更多

关键词 激光加工 连杆 裂解槽 s型曲线加减速 前瞻控制算法

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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

20

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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