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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多轴联动线性插补及其“S加减速”规划算法 被引量：28

2

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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基于NURBS曲线轨迹规划与速度规划的研究 被引量：11

3

作者 王昕 王均伟 +2 位作者 饶志 王晓媛 王铁萍 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第15期3973-3980,共8页

提出了一种基于非均匀有理B样条曲线(NURBS)的运动轨迹规划插补算法,与传统插补方法相比,该插补器能够保持高速度和高精度加工性能,而且能够抑制在插补过程当中产生的轮廓误差和速度波动。在插补过程中由于限制轮廓误差的需要而产生了... 提出了一种基于非均匀有理B样条曲线(NURBS)的运动轨迹规划插补算法,与传统插补方法相比,该插补器能够保持高速度和高精度加工性能,而且能够抑制在插补过程当中产生的轮廓误差和速度波动。在插补过程中由于限制轮廓误差的需要而产生了一些速度尖点,在这些尖点处的加速度和加加速度往往都非常大,这些对机床的伺服马达产生很大的冲击力,提出的插补算法能够根据允许的最大轮廓误差、最大加速度、最大加加速度来对插补速度进行自适应调整,使其满足插补要求。通过一个NURBS曲线插补的MATLAB仿真的例子,说明了该曲线插补算法能够满足高速、高精度加工的要求。 展开更多

关键词 NURBs 数字卷积 s曲线 实时插补

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NURBS插补中的速度规划与参数计算 被引量：16

4

作者 王允森 杨东升 +1 位作者 刘荫忠 孙一兰 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2014年第8期1896-1902,共7页

为满足数控机床高速度、高质量加工的需求,提出一种新的非均匀有理B样条曲线插补算法。该算法包括速度规划和参数计算两部分。速度规划部分采用五段S曲线加减速控制方法,能够保证高速运行过程中加速度的连续,使机床运行平稳,避免产生激... 为满足数控机床高速度、高质量加工的需求,提出一种新的非均匀有理B样条曲线插补算法。该算法包括速度规划和参数计算两部分。速度规划部分采用五段S曲线加减速控制方法,能够保证高速运行过程中加速度的连续,使机床运行平稳,避免产生激烈的震颤;参数计算部分应用抛物线插值结合牛顿迭代的方法计算插补参数,将实时插补时产生的进给速度波动控制到理想水平,从而进一步减小机床震颤。仿真实验表明,该算法能够减小机床振动,实现高质量加工。 展开更多

关键词 数控 非均匀有理B样条插补 五段s曲线加减速控制 抛物线插值 牛顿迭代法

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连续时间周期化的NURBS曲线插补及其速度规划 被引量：4

5

作者 何改云 陶浩 +2 位作者 王太勇 董甲甲 张永宾 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2018年第8期844-853,共10页

根据机床动力学性能,提前预测NURBS曲线插补时的速度极小值点,以这些点为基准将曲线分段,同时估算每条子曲线的长度.利用捷度阶跃式7段S型加减速规律对每条子曲线进行连续时间域下的速度规划,以插补总时间周期化为原则对连续时间域下的... 根据机床动力学性能,提前预测NURBS曲线插补时的速度极小值点,以这些点为基准将曲线分段,同时估算每条子曲线的长度.利用捷度阶跃式7段S型加减速规律对每条子曲线进行连续时间域下的速度规划,以插补总时间周期化为原则对连续时间域下的加减速各阶段运行时间做周期化离散处理.为了减小子曲线间衔接速度的波动,提出连续时间域运行时间重新规划的方法.为了减小NURBS曲线实时插补时的速度波动率,提出利用反向二次插补法进行实时插补计算,该方法不需要迭代计算且计算精度较高.仿真实验结果表明,连续时间域重新规划和周期化离散处理方法能够实现捷度满足机床性能要求的S型加减速速度规划,且实时插补阶段的速度波动率能够达到10-6级. 展开更多

关键词 NURBs曲线插补 s型加减速 周期化离散 反向二次插补法

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基于S曲线加减速的NURBS插补控制方法研究 被引量：6

6

作者 岳磊 赵国勇 +1 位作者 刘晨希 安红静 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2015年第5期43-46,共4页

对于复杂零件的数控加工,如何实现刀具轨迹的平滑插补控制具有重要意义。提出了一种基于S曲线加减速的平滑NURBS插补控制方法;采用复合辛普森求积公式计算NURBS刀轨曲线长度,并以最大轮廓误差、最大向心加速度为约束条件,对刀轨曲线进... 对于复杂零件的数控加工,如何实现刀具轨迹的平滑插补控制具有重要意义。提出了一种基于S曲线加减速的平滑NURBS插补控制方法;采用复合辛普森求积公式计算NURBS刀轨曲线长度,并以最大轮廓误差、最大向心加速度为约束条件,对刀轨曲线进给速度进行规划。在此基础上,用二阶泰勒展开式进行NURBS插补计算,并对插补过程中的加速度、加加速度进行限制。仿真加工实例说明该方法可以实现平滑运动控制,并能够满足加工精度要求。 展开更多

关键词 数控加工 s曲线加减速 NURBs平滑插补 加速度限制

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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

7

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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NURBS曲线S型加减速反向修正插补算法研究 被引量：6

8

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型加减速 反向修正

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基于NURBS插补算法的汽轮机叶片数控加工 被引量：5

9

作者 乐英 王颖 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2017年第1期78-81,共4页

为了提高汽轮机叶片的加工精度,文章通过分析汽轮机叶片的结构特点,采用一种NURBS曲线插补算法对其进行插补仿真。文章所采用算法由两部分组成:速度规划和参数计算。首先速度规划采用简化的五段S曲线加减速控制方法,保证了叶片在高速加... 为了提高汽轮机叶片的加工精度,文章通过分析汽轮机叶片的结构特点,采用一种NURBS曲线插补算法对其进行插补仿真。文章所采用算法由两部分组成:速度规划和参数计算。首先速度规划采用简化的五段S曲线加减速控制方法,保证了叶片在高速加工过程中加速度的连续,使机床运行平稳,然后利用牛顿迭代法来计算插补参数,得到更精确的插补参数,进一步提高了叶片的加工精度和加工速度。汽轮机叶片的插补仿真表明,该算法有高的稳定性和运算精度,并且使机床振动减小,速度波动小,保证了叶片的高质量加工。 展开更多

关键词 汽轮机叶片 NURBs插补算法 五段s曲线加减速控制 牛顿迭代法

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三次NURBS曲线的插值与应用 被引量：24

10

作者 陈绍平 《机械科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2001年第5期692-693,共2页

N URBS方法已经被广泛地使用在 CA D中。本文将通过三次 NU RBS曲线的矩阵表示给出三次NU RBS曲线插值方法 ,即反求三次 N URBS曲线控制顶点的算法 ,并给出数字算例和三次

关键词 UNURBs 插值 控制顶点 CAD

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NURBS曲线插补的运动规划与自适应速度插补 被引量：5

11

作者 张海涛 蔡安江 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2009年第10期66-70,共5页

文章整合了以基于曲率速度插补算法与自适应速度插补规划算法,分析了NURBS曲线的特点和NURBS曲线插补的参数值的求取方法;构建了基于曲线几何特性与动力学特征插补器,几何模块提出如何决定NURBS曲线的速度尖点,并根据速度尖点信息将NURB... 文章整合了以基于曲率速度插补算法与自适应速度插补规划算法,分析了NURBS曲线的特点和NURBS曲线插补的参数值的求取方法;构建了基于曲线几何特性与动力学特征插补器,几何模块提出如何决定NURBS曲线的速度尖点,并根据速度尖点信息将NURBS曲线划分为曲线段,依据弓高误差及曲线曲率规划进给速度;机床动力学模块依据每段曲线长度对加加速度控制,对于每段曲线采取相应的加减速控制规划,实现了基于S形速度曲线的加速度平滑处理,与传统插补方法相比,该插补器能够保持高速度和高精度加工性能,而且能够抑制在插补过程当中产生的轮廓误差和速度波动。 展开更多

关键词 NURBs 插补 速度尖点 s形速度曲线 平滑处理

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基于带约束S型速度曲线的机械手笛卡尔空间轨迹规划 被引量：27

12

作者 李振娜 王涛 +2 位作者 王斌锐 郭振武 陈迪剑 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2019年第4期655-661,共7页

针对机械手在笛卡尔空间中轨迹规划问题,设计基于S型速度曲线的空间直线和空间圆弧插补算法。增加路径长度约束,将S型速度规划分为七段式、六段式、五段式和四段式4种类型;建立基于四元数的直线与圆弧运动的位姿模型,并采用弧长增量法... 针对机械手在笛卡尔空间中轨迹规划问题,设计基于S型速度曲线的空间直线和空间圆弧插补算法。增加路径长度约束,将S型速度规划分为七段式、六段式、五段式和四段式4种类型;建立基于四元数的直线与圆弧运动的位姿模型,并采用弧长增量法插补技术实现轨迹规划。在六自由度机械手实时控制平台上进行了实验验证。结果表明:该算法可实现在路径长度约束下速度和加速度的自动调整;该算法可保证机械手末端加速度连续,有效减少冲击。 展开更多

关键词 机械手 笛卡尔空间 s型速度曲线 路径长度约束 轨迹规划 插补算法 四元数 弧长增量法

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基于四阶S曲线加减速的NURBS曲线插补算法

13

作者 贺涛 杨煜俊 汪晓松 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第11期20-23,27,共5页

为提高NURBS曲线插补的运动平滑性,提出一种基于四阶S曲线加减速的NURBS曲线插补算法。该算法通过使用四阶S曲线加减速求解NURBS曲线节点上的速度,首先分析最大速度、最大加速度和最大加加速度的可达性,同时考虑非对称四阶S曲线加减速模... 为提高NURBS曲线插补的运动平滑性,提出一种基于四阶S曲线加减速的NURBS曲线插补算法。该算法通过使用四阶S曲线加减速求解NURBS曲线节点上的速度,首先分析最大速度、最大加速度和最大加加速度的可达性,同时考虑非对称四阶S曲线加减速模型,并对较短弧长的采用二分法寻找实际最大速度,规划出31种速度曲线类型,然后根据NURBS曲线参数和约束条件生成对应的速度曲线。仿真结果表明,与三阶S曲线加减速控制的NURBS曲线插补算法相比,所提算法的插补精度更高,加速度曲线光滑且加加速度曲线连续无突变,降低其运动过程中的柔性冲击。 展开更多

关键词 NURBs插补 s曲线加减速 非对称 速度规划

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基于四元数的空间圆弧插补算法 被引量：6

14

作者 刘放 汪鎏 +1 位作者 胡俊 姚振强 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2009年第11期1425-1428,共4页

针对数控加工中高效简洁的进行空间圆弧插补的要求,基于四元数理论,给出了一种实现空间圆弧插补的规划算法。通过解析空间圆弧的几何特性,采用四元数旋转插值理论进行轨迹规划,并将速度相关参数转化为角度相关量,采用S曲线加减速规划方... 针对数控加工中高效简洁的进行空间圆弧插补的要求,基于四元数理论,给出了一种实现空间圆弧插补的规划算法。通过解析空间圆弧的几何特性,采用四元数旋转插值理论进行轨迹规划,并将速度相关参数转化为角度相关量,采用S曲线加减速规划方式规划加工速度。该算法实现了空间圆弧的直接插补,而且避免了矩阵坐标变换存在的万向节锁死、计算量大等问题。经过仿真分析,该算法计算效率高,加减速冲击小,可以满足高性能数控系统的应用要求。 展开更多

关键词 空间圆弧插补 四元数 s曲线

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一种改进的Gardner定时同步算法 被引量：7

15

作者 刘伟 姚远程 秦明伟 《计算机工程》 CAS CSCD 2013年第11期299-302,共4页

针对定时同步算法捕获时间长、稳定性差和误码率高等问题,提出一种改进的Gardner定时同步算法。分析不同插值滤波器对定时同步的影响,并选用分段抛物线插值滤波器。对QPSK调制信号进行开环和闭环分析。仿真结果表明,与现有算法相比,改... 针对定时同步算法捕获时间长、稳定性差和误码率高等问题,提出一种改进的Gardner定时同步算法。分析不同插值滤波器对定时同步的影响,并选用分段抛物线插值滤波器。对QPSK调制信号进行开环和闭环分析。仿真结果表明,与现有算法相比,改进的定时同步算法捕获时间缩短0.005 s,进入同步后的均方误差减小,当信噪比大于8 dB时,误码率明显降低。 展开更多

关键词 定时同步 插值滤波器 定时误差检测器 s-曲线 GARDNER算法 QPsK调制

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神经网络在自由曲线插补中的应用研究 被引量：4

16

作者 邬再新 李华兵 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2019年第2期49-52,共4页

针对NURBS曲线插补中求导误差大、计算复杂等问题,提出了采用RBF神经网络对自由曲线进行插补的方法;并以弓高误差为约束条件,建立一个进给步长可变的神经网络数控插补模型。另外根据曲线曲率的变化规律找出插补过程中的速度敏感点,在到... 针对NURBS曲线插补中求导误差大、计算复杂等问题,提出了采用RBF神经网络对自由曲线进行插补的方法;并以弓高误差为约束条件,建立一个进给步长可变的神经网络数控插补模型。另外根据曲线曲率的变化规律找出插补过程中的速度敏感点,在到达该速度敏感点之前将速度降低到指定值,从而进行有效的速度规划。最后在MATLAB平台上进行仿真实验,结果表明,该模型结构简单、计算量小、插补精度高,能够在保证加工效率和加工质量的同时降低柔性冲击。 展开更多

关键词 自由曲线 神经网络 数控插补 s型加减速

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六轴机器人的运动学建模与轨迹规划研究 被引量：4

17

作者 何康佳 何玲 +1 位作者 冯磊 张光星 《机床与液压》 北大核心 2020年第12期171-176,183,共7页

以PUMA560机器人为研究对象,对该型号机器人进行运动学分析。首先通过建立运动学模型来求解机器人的正、逆运动学方程。其次运用三次多项式插值、五次多项式插值以及五段位置S曲线插补这三种方法来对该机器人进行轨迹规划。将这三种方... 以PUMA560机器人为研究对象,对该型号机器人进行运动学分析。首先通过建立运动学模型来求解机器人的正、逆运动学方程。其次运用三次多项式插值、五次多项式插值以及五段位置S曲线插补这三种方法来对该机器人进行轨迹规划。将这三种方法进行分析比较,最终得出五段位置S曲线插补轨迹规划方法可以使机器人运行较稳定,运动特性也较好,进而可以快速平稳地到达期望位姿,最终完成指定任务。 展开更多

关键词 PUMA560 轨迹规划 三次多项式插值 五次多项式插值 五段位置s曲线插补

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一种高效的高精度相控阵雷达工程测角方法 被引量：3

18

作者 华瑶 《微波学报》 CSCD 北大核心 2016年第4期88-91,共4页

相控阵雷达波束宽度随着扫描角的增加而展宽,导致和差波束法测角精度降低,同时,为了解决雷达数据处理芯片存储空间小的限制,本文提出了一种高效的高精度相控阵雷达工程测角方法。该方法以频率值、S曲线系数等信息为输入,进行相应修正处... 相控阵雷达波束宽度随着扫描角的增加而展宽,导致和差波束法测角精度降低,同时,为了解决雷达数据处理芯片存储空间小的限制,本文提出了一种高效的高精度相控阵雷达工程测角方法。该方法以频率值、S曲线系数等信息为输入,进行相应修正处理,查询参数表,求出波束内偏角量,结合波束中心指向,输出天线坐标系下的角度信息;再根据天线罩修正参数表,通过二维线性插值,计算由于天线罩折射引起的角度误差,输出最终修正后天线坐标系下的角度信息。通过仿真分析及暗室测试数据处理验证了工程测角方法的有效性。 展开更多

关键词 相控阵雷达 角误差s曲线 天线相位中心 二维线性插值

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基于FPGA的LED生产设备Molding机运动控制器设计

19

作者 张耀骢 陈安 胡跃明 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2013年第6期68-71,共4页

对目前多轴联动运动控制器进行了研究,总结其硬件系统结构特点与算法,提出一种基于FP-GA的Molding机双轴联动运动控制器,分析了数据采样插补算法、非对称S曲线加减速规划算法、多段预读轨迹规划算法,并在单片FPGA中实现上述算法,在实验... 对目前多轴联动运动控制器进行了研究,总结其硬件系统结构特点与算法,提出一种基于FP-GA的Molding机双轴联动运动控制器,分析了数据采样插补算法、非对称S曲线加减速规划算法、多段预读轨迹规划算法,并在单片FPGA中实现上述算法,在实验平台上验证了速度规划算法的效果以及插补控制的精度。实验表明,各项指标达到设计要求。对方案成本进行了分析,实践表明该方案达到了缩减器件与人力成本的目的。 展开更多

关键词 FPGA 运动控制 双轴联动 采样插补 s曲线规划

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基于向量的圆弧插补和加减速算法研究

20

作者 刘国华 谢明红 《机床与液压》 北大核心 2013年第13期38-42,共5页

提出基于向量的圆弧插补算法,通过速度和圆弧半径求出相邻两个插补点的角度差,然后通过当前插补点与圆心的一个向量来求出下一个插补点的向量值,最后进行向量差计算,从而得到需要的x和y方向的速度值。该算法不需要对所处象限进行分析,... 提出基于向量的圆弧插补算法,通过速度和圆弧半径求出相邻两个插补点的角度差,然后通过当前插补点与圆心的一个向量来求出下一个插补点的向量值,最后进行向量差计算,从而得到需要的x和y方向的速度值。该算法不需要对所处象限进行分析,同时加工精度可以得到保证。还提出了离散型S曲线加减速控制的新方法,以单位加速度为基础,根据当前速度和加速度从而求出下一点的加速度与速度,使加速度、速度、位移的计算更为简单。实验结果表明:该算法保证了速度、加速度的连续,提高了系统的柔性。 展开更多

关键词 s曲线加减速 向量法 圆弧插补

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