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基于Sigmoid函数的非对称式S型曲线机械臂加减速控制方法
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作者 杨传光 费胜巍 《东华大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第5期118-126,共9页
机械臂广泛应用于制造、装配、搬运、码垛等方面,对提高生产力起着重要作用。为减小机械臂在运动过程中的振动和冲击,提高机械臂轨迹执行效率,提出一种非对称式S型曲线加减速控制方法。该方法通过在双段Sigmoid函数中插入直线段,构成加... 机械臂广泛应用于制造、装配、搬运、码垛等方面,对提高生产力起着重要作用。为减小机械臂在运动过程中的振动和冲击,提高机械臂轨迹执行效率,提出一种非对称式S型曲线加减速控制方法。该方法通过在双段Sigmoid函数中插入直线段,构成加加速度连续的运动学曲线。通过粒子群算法进行参数优化求解,无需反复确认每个时间段的存在性即可求出非对称约束下的曲线参数,并分别在关节空间和笛卡尔空间采用时间同步和位移同步方法使机械臂的运动轨迹更加协调自然。结果表明,相同条件下提出的方法比三角函数方法轨迹执行效率更高且加加速度仅为三角函数方法的55%。与梯形加加速度曲线相比,采用提出的方法规划的运动轨迹可减少35.7%的残余振动,验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 机械臂 非对称s曲线 轨迹规划 sIGMOID函数
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基于LinuxCNC的非对称正弦S型速度规划
2
作者 徐建明 周江 +3 位作者 何德峰 张扬扬 金瑶 周路顺 《浙江工业大学学报》 北大核心 2025年第5期473-482,共10页
针对速度规划中存在的加加速度突变及在实际系统中规划时间为非整数倍插补周期的问题,提出了一种非对称正弦S型速度规划算法。首先,该算法将加加速度设计为正弦函数形式,并应用分裂周期策略处理加减速过程中的最大速度、最大加速度和最... 针对速度规划中存在的加加速度突变及在实际系统中规划时间为非整数倍插补周期的问题,提出了一种非对称正弦S型速度规划算法。首先,该算法将加加速度设计为正弦函数形式,并应用分裂周期策略处理加减速过程中的最大速度、最大加速度和最大加加速度;其次,在开源数控软件LinuxCNC中实现非对称正弦S型速度规划算法及相关函数;最后,通过五轴点胶机的手机点胶实验对所提出的速度规划算法进行了验证。实验结果表明:非对称正弦S型速度规划算法规划的速度曲线过渡平滑,加速度及加加速度变化连续,在微小直线段衔接处不存在较大幅度的速度变化。 展开更多
关键词 非对称正弦s速度曲线 速度规划 分裂周期处理策略 五轴点胶机 LinuxCNC
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全类型非对称七段式S型曲线加减速控制算法研究 被引量:15
3
作者 潘海鸿 袁山山 +2 位作者 黄旭丰 贺飞翔 陈琳 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2018年第12期1928-1935,共8页
为减小运动控制系统在启动、停止、加速和减速运动阶段的振动和冲击,提出全类型非对称七段式S型曲线加减速控制算法。通过分析最大加速度、最大减速度和最大速度的可达性,规划出17种速度曲线类型;考虑在给定轨迹段长约束下,保证系统能... 为减小运动控制系统在启动、停止、加速和减速运动阶段的振动和冲击,提出全类型非对称七段式S型曲线加减速控制算法。通过分析最大加速度、最大减速度和最大速度的可达性,规划出17种速度曲线类型;考虑在给定轨迹段长约束下,保证系统能够从起点速度运动到终点速度,提出基于给定轨迹段长约束的起点速度和终点速度可达性校验;在给定轨迹段长度小于系统从起点速度运动到终点速度所需最短轨迹段长的情况下,采用盛金公式修正起点速度和终点速度,推导并优化S型曲线加减速控制算法流程。在自主开发多轴运动控制器卡上,验证所提出的全类型非对称七段式S型曲线加减速控制算法。实验结果表明:在保证最大加速度、最大减速度和最大速度不超限情况下,该算法可规划出17种速度曲线类型;在给定轨迹段长度较短系统无法从起点速度运动到终点速度的情形下,该算法解决了起点速度和终点速度的可达性校验及修正问题。 展开更多
关键词 非对称s曲线 七段式 盛金公式 可达性校验
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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:13
4
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 减速控制 前瞻控制 计算精度
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一种S型加减速组合的速度规划算法 被引量:2
5
作者 李甍材 赵东标 冯胜利 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2024年第1期54-63,共10页
针对传统NURBS曲线插补S型加减速的改进难以在加工柔性和加工效率上同时兼顾的问题,提出一种将多种S型加减速组合的速度规划算法。选取分别在加工柔性和加工效率上单独改进的两种S型加减速,并设计了一种兼顾柔性和效率的新改进S型加减... 针对传统NURBS曲线插补S型加减速的改进难以在加工柔性和加工效率上同时兼顾的问题,提出一种将多种S型加减速组合的速度规划算法。选取分别在加工柔性和加工效率上单独改进的两种S型加减速,并设计了一种兼顾柔性和效率的新改进S型加减速。在速度规划中,根据简化后的4种加减速形式,灵活组合这3种S型加减速,并采取合并曲线分段的速度平滑方式,减少了曲线段间的速度波动。仿真结果表明:该算法能在提高加工效率的同时满足加加速度的连续,最终实现加工柔性和加工效率的兼得。 展开更多
关键词 NURBs插补 s减速 速度平滑 速度规划
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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
6
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减速算法
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NURBS曲线S型加减速反向修正插补算法研究 被引量:6
7
作者 张娜 李娟霞 王欢 《制造技术与机床》 北大核心 2019年第9期162-167,共6页
为了克服传统算法中减速点难以确定,轮廓误差较大的缺点,提出了反向修正插补算法。将分段后的曲线逐段取出,利用S型加减速算法进行速度规划,并对速度敏感点进行校正,在速度校验点处反向提取存储值进行正向插补,并根据速度波动率构造插... 为了克服传统算法中减速点难以确定,轮廓误差较大的缺点,提出了反向修正插补算法。将分段后的曲线逐段取出,利用S型加减速算法进行速度规划,并对速度敏感点进行校正,在速度校验点处反向提取存储值进行正向插补,并根据速度波动率构造插补函数,基于Newton-Leibniz公式计算插补参数。仿真实验表明该方法在速度敏感点处速度、加速度、加加速度不超限,使插补误差保持在规定的范围之内,保证了加工质量。 展开更多
关键词 NURBs曲线 插补算法 s减速 反向修正
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基于STM32的步进电机加减速轨迹规划算法 被引量:5
8
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 减速控制
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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
9
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 减速算法 Jerk曲线连续 正弦函数 速度规划 s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:63
10
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
11
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 速度规划 s曲线减速 数控系统
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S曲线加减速控制新方法的研究 被引量:50
12
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曲线减速 控制方法 柔性
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S曲线加减速速度控制新方法 被引量:13
13
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 减速算法 速度限制
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基于Cortex-M3的S型加减速控制 被引量:13
14
作者 蔡锦达 郭振云 许智 《控制工程》 CSCD 北大核心 2016年第2期206-210,共5页
通过对典型S型加减速控制方法的研究与总结,对时间分段加减速方法做了优化与改进,论证了当约束参数发生变化时S型加减速曲线的实际规划方法。提出了通过指针函数和动态数组进行程序设计的方法,并通过Matlab仿真结果表明该方法能保证S型... 通过对典型S型加减速控制方法的研究与总结,对时间分段加减速方法做了优化与改进,论证了当约束参数发生变化时S型加减速曲线的实际规划方法。提出了通过指针函数和动态数组进行程序设计的方法,并通过Matlab仿真结果表明该方法能保证S型加减速曲线的柔性,并能准确达到所设定的位移,最后在Cortex-M3开发板上实现了对步进电机的加减速的柔性控制。 展开更多
关键词 s曲线减速 步进电机 MATLAB Cortex—M3
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S曲线加减速控制新算法的研究 被引量:38
15
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曲线减速 数控系统 柔性控制
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柔性S型加减速控制算法研究 被引量:23
16
作者 刘筱 吴文江 郑飂默 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2014年第3期66-68,72,共4页
为满足高速高精数控加工的要求,提出了一种柔性S型加减速控制模型。该模型能够减少加工过程中机床振动,避免产生较大的冲击。本文结合控制的思想,为不同路径设置不同的加加速度最大值。通过相邻路径间的夹角对最大加加速度进行调节,进... 为满足高速高精数控加工的要求,提出了一种柔性S型加减速控制模型。该模型能够减少加工过程中机床振动,避免产生较大的冲击。本文结合控制的思想,为不同路径设置不同的加加速度最大值。通过相邻路径间的夹角对最大加加速度进行调节,进而实现对系统的柔性控制。实验结果表明,该算法在避免较大冲击的前提下,能够实现路径间的高速衔接,有效提高了加工效率。 展开更多
关键词 s减速 速度最大值 柔性控制
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S曲线加减速算法研究 被引量:65
17
作者 郭新贵 李从心 《机床与液压》 北大核心 2002年第5期60-62,共3页
S曲线加减速是高档CNC系统中的一项重要功能。本文对S曲线加速度算法进行了深入的研究 ,给出了加加速度、加速度、速度、位移的计算通式 ,并对各种情况进行了讨论 ,通过一个计算实例表明 ,本文所给出的S曲线加减速算法克服了传统加减速... S曲线加减速是高档CNC系统中的一项重要功能。本文对S曲线加速度算法进行了深入的研究 ,给出了加加速度、加速度、速度、位移的计算通式 ,并对各种情况进行了讨论 ,通过一个计算实例表明 ,本文所给出的S曲线加减速算法克服了传统加减速算法中的缺点 ,速度在变化过程中十分平滑 。 展开更多
关键词 减速 s曲线 数控系统 算法
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电机加减速算法轨迹规划技术应用综述
18
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 梯形减速算法 指数减速算法 s曲线减速算法 轨迹规划 性能指标 共性问题
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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
19
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 减速控制 五段s曲线 速度限制 减少冲击
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三极管粘片机S曲线加减速控制 被引量:3
20
作者 吴小洪 林晓新 +2 位作者 曹占伦 姜永军 袁喜林 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期197-199,共3页
S曲线加减速运动控制是中高档三极管粘片机系统中的一项重要功能。对S曲线加减速度算法进行了研究,从三极管粘片机的运动控制流程工艺要求出发,设置系统不同的运动参数。运用二分法迭代的编程思维对时间控制和行程进行检测计算,给出了... S曲线加减速运动控制是中高档三极管粘片机系统中的一项重要功能。对S曲线加减速度算法进行了研究,从三极管粘片机的运动控制流程工艺要求出发,设置系统不同的运动参数。运用二分法迭代的编程思维对时间控制和行程进行检测计算,给出了算法在三极管粘片机系统控制应用实例,计算结果表明,二分法的迭代计算是高效的。 展开更多
关键词 减速 s曲线 粘片机 二分法
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