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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一种基于函数逼近的柔性加减速算法研究

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作者 丁承君 李涛 +1 位作者 段萍 申敏 《机床与液压》 北大核心 2024年第7期68-74,共7页

嵌入式数控系统优点诸多,但系统资源、处理能力有限。三角函数加减速算法拥有柔性冲击小、精度高的优点,但其计算复杂,当运用在嵌入式数控系统时,难以满足系统的高实时性要求。针对这个问题,提出一种加减速算法,基于最佳平方逼近方法,... 嵌入式数控系统优点诸多,但系统资源、处理能力有限。三角函数加减速算法拥有柔性冲击小、精度高的优点,但其计算复杂,当运用在嵌入式数控系统时,难以满足系统的高实时性要求。针对这个问题,提出一种加减速算法,基于最佳平方逼近方法,利用多项式函数逼近三角函数,进而推理、构建出完整的加减速方程,随后分析算法在不同情况下的速度规划。最终对该算法进行了仿真分析并在以MCU为控制器的数控平台进行了实验,结果表明:算法在保留三角函数曲线柔性的同时降低了计算复杂度,提高了加工效率。 展开更多

关键词 加减速算法 最佳平方逼近 嵌入式数控系统

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一种Jerk连续的正弦函数平方曲线加减速算法研究 被引量：7

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作者 孙建仁 胡赤兵 王保民 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2010年第12期158-161,共4页

针对传统直线加减速和指数加减速算法在进给过程中具有柔性冲击,特别是S曲线加减速存在加加速度不连续问题,提出了一种位移、速度、加速度、Jerk都连续的正弦函数平方曲线加减速算法。通过仿真实验结果表明,正弦函数平方曲线加减速算法... 针对传统直线加减速和指数加减速算法在进给过程中具有柔性冲击,特别是S曲线加减速存在加加速度不连续问题,提出了一种位移、速度、加速度、Jerk都连续的正弦函数平方曲线加减速算法。通过仿真实验结果表明,正弦函数平方曲线加减速算法是一种具有Jerk连续的新型柔性加减速方法。 展开更多

关键词 正弦函数平方曲线 加减速算法 JERK 柔性

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输电线路除冰机器人的S形曲线加减速算法设计 被引量：3

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作者 郝晓弘 胡振邦 +1 位作者 朱洁 秦睿 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期194-198,共5页

为提高输电线路除冰机器人的工作效率,达到节能的目的,提出了一种将S形曲线应用于机器人运动轨迹规划的方法。该方法充分利用了S形曲线的诸多优点,并对传统的复杂S形曲线算法进行了改进,采用4段加减速后退、2段加速前进的轨迹规划算法,... 为提高输电线路除冰机器人的工作效率,达到节能的目的,提出了一种将S形曲线应用于机器人运动轨迹规划的方法。该方法充分利用了S形曲线的诸多优点,并对传统的复杂S形曲线算法进行了改进,采用4段加减速后退、2段加速前进的轨迹规划算法,同时还给出了相应的数学描述,最后通过仿真验证了该算法的实用性。 展开更多

关键词 S形曲线 除冰机器人 轨迹规划 加减速算法

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一种改进四次S曲线的加减速算法研究 被引量：12

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作者 游达章 杨京 +1 位作者 张业鹏 康亚伟 《机床与液压》 北大核心 2021年第2期31-35,共5页

传统数控机床中电机的运动控制采用梯形加减速、三次S形加减速控制算法,使得加速度和加加速度不连续,易对电机产生柔性冲击。采用四次S形加减速控制算法时,因计算繁琐,时间复杂度高,使得加工运行时间长。为改善这一状况,提出一种新的四... 传统数控机床中电机的运动控制采用梯形加减速、三次S形加减速控制算法,使得加速度和加加速度不连续,易对电机产生柔性冲击。采用四次S形加减速控制算法时,因计算繁琐,时间复杂度高,使得加工运行时间长。为改善这一状况,提出一种新的四次S形加减速控制算法并进行验证。结果表明:该算法能有效减少加工时间,降低加工中的柔性冲击,提高电机工作效率,延长电机的寿命和提升加工零件的质量。 展开更多

关键词 加减速算法 改进的四次S曲线 速度规划

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基于正矢平方型曲线加减速算法的堆垛机立柱振幅研究 被引量：1

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作者 王牧 赵世田 +3 位作者 许宁 卢倩 曾勇 周临震 《包装工程》 CAS 北大核心 2023年第7期230-240,共11页

目的为了提高堆垛机运动的平稳性,解决传统S型曲线加减速算法中加加速度不连续而影响堆垛机立柱瞬时振幅的突变冲击问题,新提出一种正矢平方型曲线加减速算法。方法通过推导堆垛机立柱结构的振动方程,构造以正矢平方函数为核心的加减速... 目的为了提高堆垛机运动的平稳性,解决传统S型曲线加减速算法中加加速度不连续而影响堆垛机立柱瞬时振幅的突变冲击问题,新提出一种正矢平方型曲线加减速算法。方法通过推导堆垛机立柱结构的振动方程,构造以正矢平方函数为核心的加减速算法模型,搭建Simulink振动仿真模型,之后与传统S型、正矢型曲线加减速算法一起代入Simulink振动模型进行对比仿真,再对立柱振幅结果进行分析。结果正矢型曲线加减速算法的振幅比传统S型曲线加减速算法的约减小了2.6%,正矢平方型曲线加减速算法的振幅比传统S型曲线加减速算法的大约减小了4.2%。结论所述正矢平方型加减速算法的速度、加速度、加加速度曲线皆连续。基于该算法的堆垛机兼顾平稳性的同时,立柱振幅更小,与其他算法相比,控制结果更优。 展开更多

关键词 堆垛机 正矢平方型 加减速算法 立柱振幅

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Jerk曲线连续的改进S型加减速算法研究 被引量：2

7

作者 王盈余 管声启 于资江 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第11期11-14,19,共5页

高精度的运动平台中,冲击是影响运动平台运动精度以及平稳性的重要因素。针对传统S型加减速算法所存在的Jerk曲线存在突变的问题,提出了一种Jerk曲线光滑的高平稳改进S型加减速算法。首先,以具有高柔性的正弦函数为基础,构造Jerk曲线;其... 高精度的运动平台中,冲击是影响运动平台运动精度以及平稳性的重要因素。针对传统S型加减速算法所存在的Jerk曲线存在突变的问题,提出了一种Jerk曲线光滑的高平稳改进S型加减速算法。首先,以具有高柔性的正弦函数为基础,构造Jerk曲线;其次,为了克服嵌入式系统中计算正弦函数困难的问题,应用切夫雪比多项式逼近正弦函数,获得完整的加减速控制算法。在此基础上,进一步推导得出不同条件下各个阶段具体的时间规划;最后,在MATLAB环境中,进行仿真实验。实验结果表明,改进加减速算法的Jerk曲线连续且光滑,可实现不同初始参数下的平稳运行,提高了运动平台的控制精度。 展开更多

关键词 加减速算法 Jerk曲线连续 正弦函数 速度规划 S曲线

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球形电动机正弦函数平方曲线加减速算法研究 被引量：1

8

作者 张宗楠 吴凤英 张冰娇 《电测与仪表》 北大核心 2021年第12期76-80,共5页

文中主要研究了三自由度永磁球形电动机的正弦函数平方曲线加减速算法的轨迹规划。对球形电动机建立正逆运动学模型,利用运动学方程求解出正逆解,并对欧拉角进行奇异性分析,对正弦函数平方曲线进行了理论分析与数字仿真分析,其结果表明... 文中主要研究了三自由度永磁球形电动机的正弦函数平方曲线加减速算法的轨迹规划。对球形电动机建立正逆运动学模型,利用运动学方程求解出正逆解,并对欧拉角进行奇异性分析,对正弦函数平方曲线进行了理论分析与数字仿真分析,其结果表明了此加减速算法在角位移、角速度、角角速度和角加加速度方面的优良特性。 展开更多

关键词 球形电动机 轨迹规划 欧拉角 加减速算法

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基于布谷鸟算法的数控系统加减速参数规划

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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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基于多项式加减速的多头螺纹磨削算法研究 被引量：1

10

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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不同加减速控制算法的能耗分析与比较 被引量：13

11

作者 李智国 李萍萍 +1 位作者 刘继展 李伟 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期193-197,共5页

首先推导了理想加减速控制算法的最小能耗和梯形、二次样条曲线、S曲线、AS曲线加减速算法的速度函数,然后根据速度函数与电动机耗能之间的关系求出了各加减速控制算法的耗能函数,并通过Matlab编程求最小值,发现当梯形曲线的加速时间和... 首先推导了理想加减速控制算法的最小能耗和梯形、二次样条曲线、S曲线、AS曲线加减速算法的速度函数,然后根据速度函数与电动机耗能之间的关系求出了各加减速控制算法的耗能函数,并通过Matlab编程求最小值,发现当梯形曲线的加速时间和二次样条曲线的加加速时间分别设为T/3和T/6;S曲线的加加速时间和匀加速时间分别设为0.01T和0.31T;AS曲线的加加速时间和匀加速时间分别设为0.01T和0.34T,减速段时间调节系数R2设为0.98时,能够分别获得加减速算法基于能量最优的速度轮廓。最后通过计算不同加减速算法在不同时间设置情况下的耗能,与最优速度轮廓的耗能比较,得出同一算法在不同时间参数设置时能耗差别明显,此外不同算法之间的能耗水平也有明显差别。 展开更多

关键词 能量最优 加减速算法 运动控制 速度轮廓

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基于S型加减速的自适应前瞻NURBS曲线插补算法 被引量：24

12

作者 罗钧 汪俊 +2 位作者 刘学明 张平 陈建端 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期55-60,共6页

为实现加工过程中进给速度和加速度的平滑过渡,减小其突变时对机床的冲击,更好地保证加工精度,提出一种基于S型加减速的前瞻自适应非均匀有理B样条曲线插补算法。该算法根据弓高误差的要求,确定出各插补点的自适应进给速度及位置参数,... 为实现加工过程中进给速度和加速度的平滑过渡,减小其突变时对机床的冲击,更好地保证加工精度,提出一种基于S型加减速的前瞻自适应非均匀有理B样条曲线插补算法。该算法根据弓高误差的要求,确定出各插补点的自适应进给速度及位置参数,然后找出速度改变点及其等速区间。为避免相邻速度改变点间加减速过程的互相影响,分别在插补前瞻距离和预前瞻距离内,根据设备允许的最大加速度、加加速度以及S型加减速算法对各速度改变点参数进行分析,筛选出决定加减速过程的关键点,再进行S型加减速控制,使进给速度和加速度得以平滑过渡,从而满足机床加减速能力的要求。仿真结果表明,该算法能够满足高速高精度的要求,验证了其可行性。 展开更多

关键词 非均匀有理B样条 进给速度改变点 前瞻算法 S型加减速算法

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CNC加减速控制算法及其数控加工误差的研究 被引量：3

13

作者 徐建方 《机械设计与制造》 2001年第4期38-39,共2页

研究了ＣＮＣ装置加减速控制的指数算法，分析了稳态与动态位置误差产生的数学模型，以及它们对螺纹和转角切削等数控加工的误差，提出了消除或减小加工误差的方法。

关键词 加减速算法 数控加工 误差分析

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基于粒子群优化的改进四次S型加减速控制算法 被引量：5

14

作者 张青山 吴正平 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第8期3338-3344,共7页

针对基于传统三次S型加减速算法在数控机床起止端加加速度不连续,存在柔性冲击,以及传统四次S型加减速算法模型繁复,时间复杂度高的问题,设计加加速度曲线在加速区间、减速区间的开始和结束阶段连续不断变化,提高了速度曲线变化的平滑性... 针对基于传统三次S型加减速算法在数控机床起止端加加速度不连续,存在柔性冲击,以及传统四次S型加减速算法模型繁复,时间复杂度高的问题,设计加加速度曲线在加速区间、减速区间的开始和结束阶段连续不断变化,提高了速度曲线变化的平滑性,减低了工件加工运行时间。同时,提出一种基于粒子群算法的速度规划方法,根据加减速控制模型构建其适应度函数,继而得到加减速规划所需的所有参数。最后通过MATLAB对所提算法进行仿真实验。结果表明:所提算法能有效降低系统的柔性冲击,并提高加工精度和运行效率。 展开更多

关键词 数控系统 加减速算法 四次S形曲线 速度规划 粒子群算法(PSO)

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NC伺服的加减速控制算法的研究与实现 被引量：12

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作者 李曦 唐小琦 +1 位作者 陈吉红 周济 《机床与液压》 北大核心 2000年第3期3-4,45,共3页

本文对NC伺服中加减速控制算法进行了研究 ,提出了两种可实现的控制算法 ,并对两种算法进行了比较 ,给出了在微机 (单片机 )中的实现方案 ,这些算法在实际系统中应用效果良好。

关键词 NC伺服 加减速控制算法 数控机床

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S曲线加减速速度控制新方法 被引量：13

16

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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基于新型柔性加减速控制算法的前瞻插补研究

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作者 王树峰 孟新宇 《制造技术与机床》 北大核心 2023年第6期94-99,共6页

为解决数控系统处理连续微线段时启停频繁以及插补过程中加速度突变等问题,通过建立圆弧过渡转接模型,根据转折点处的约束条件规划出过渡圆弧处的最优衔接速度,基于新型柔性加减速控制算法对多轨迹段进行速度前瞻规划。经过实验验证,该... 为解决数控系统处理连续微线段时启停频繁以及插补过程中加速度突变等问题,通过建立圆弧过渡转接模型,根据转折点处的约束条件规划出过渡圆弧处的最优衔接速度,基于新型柔性加减速控制算法对多轨迹段进行速度前瞻规划。经过实验验证,该前瞻插补算法输出的轨迹误差不超过系统给定的最大值,且速度和加速度曲线连续平滑,在满足加工要求的同时能最大限度地提高加工效率,达到了实验最初设计目的。 展开更多

关键词 数控系统 圆弧过渡 新型柔性加减速控制算法 速度前瞻

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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

18

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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基于AIWCPSO算法的喷浆机械臂运动轨迹优化 被引量：1

19

作者 石灿 檀子良 +4 位作者 雷超 李允旺 徐寒飞 胡乔炜 计振东 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第12期155-165,共11页

针对传统喷浆机械臂轨迹规划算法存在多路径段间过渡突变、频繁启停导致喷浆效率不高和喷浆不均匀等问题,提出了一种自适应惯性权重及加速度系数的粒子群优化(AIWCPSO)算法,并基于该算法实现喷浆机械臂运动轨迹优化。提出了改进多段轨... 针对传统喷浆机械臂轨迹规划算法存在多路径段间过渡突变、频繁启停导致喷浆效率不高和喷浆不均匀等问题,提出了一种自适应惯性权重及加速度系数的粒子群优化(AIWCPSO)算法,并基于该算法实现喷浆机械臂运动轨迹优化。提出了改进多段轨迹规划算法,采用直线加圆弧轨迹的过渡策略,将竖直方向的直线运动替换成圆弧运动,通过正弦加减速启停算法规划机械臂末端启停处的轨迹,以防止加速度突变,中间段的直线和圆弧轨迹进行匀速轨迹规划,实现机械臂末端匀速光滑运动;通过AIWCPSO算法在运动学约束下对运动参数进行优化,得到最优喷浆时间和速度,提升喷浆机械臂工作效率和喷浆均匀度。实验结果表明:与传统喷浆轨迹规划算法相比,改进多段轨迹规划算法喷浆平均效率提高了25.42%,喷浆轨迹均匀度明显改善;采用AIWCPSO算法优化后,喷浆效率提高了1.3308%。 展开更多

关键词 巷道支护 喷浆机械臂 多段轨迹规划算法 正弦加减速启停算法 自适应惯性权重及加速度系数的粒子群优化算法 运动参数优化

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平面型Hbot机构的运动控制算法 被引量：7

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作者 丁承君 张鹏 +1 位作者 闫彬 赵泽羽 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2017年第1期77-82,共6页

为更简便地实现对Hbot机构的运动控制,以Hbot结构3D打印机的X、Y平面为研究对象,对该结构进行运动分析,建立运动位移与步进电机运动之间的数学关系,得到机构的运动特性,并通过建立一个新的机构坐标系使运动分析简单化;根据机构运动特性... 为更简便地实现对Hbot机构的运动控制,以Hbot结构3D打印机的X、Y平面为研究对象,对该结构进行运动分析,建立运动位移与步进电机运动之间的数学关系,得到机构的运动特性,并通过建立一个新的机构坐标系使运动分析简单化;根据机构运动特性,引入布兰森汉姆(Bresenham)直线算法实现该机构的直线运动,并将梯形加减速算法与Bresenham算法相结合对机构进行直线运动的速度规划;最后提出一种对机构运动误差进行修正的简单方法.结合Matlab对实验结果进行仿真,结果表明:运用以上算法基本可实现对该机构运动控制与运动误差修正,修正之后运动误差保持在-0.0780 mm附近波动. 展开更多

关键词 平面型Hbot机构 运动控制 梯形加减速算法 Bresenham直线算法 运动误差修正 3D打印机

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