嵌入式數(shù)控系統(tǒng)連續(xù)軌跡控制算法的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、軌跡插補(bǔ)和速度控制算法是數(shù)控軟件的核心，其優(yōu)劣直接決定了數(shù)控機(jī)床的加工精度以及效率。通常，數(shù)控美工切雕加工的加工型面大多是由大量微小線段組成的復(fù)雜型面。傳統(tǒng)數(shù)控美工切雕機(jī)床的控制算法在復(fù)雜型面加工中存在伺服電機(jī)啟停頻繁、光潔度低等不足。
　　本文基于數(shù)字積分法和時(shí)間分割法兩種插補(bǔ)算法以及前瞻預(yù)讀速度控制方式，針對(duì)目前復(fù)雜型面加工中所存在的不足，以嵌入式系統(tǒng)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了一種高速平穩(wěn)連續(xù)軌跡控制算法。算法的核心思想是：將時(shí)間分割法的

2、原理融入到數(shù)字積分法中，將原來(lái)由硬件寄存器累加溢出發(fā)送脈沖方式改變?yōu)楸壤}沖發(fā)送方式，對(duì)傳統(tǒng)數(shù)字積分法中存在的脈沖發(fā)送慢以及發(fā)送不均勻等問(wèn)題有較大的改善；在圓弧插補(bǔ)中引入時(shí)間分割圓弧插補(bǔ)法，即以弦長(zhǎng)逼近待加工曲線，將原圓弧積分插補(bǔ)方式轉(zhuǎn)化為直線插補(bǔ)方式，顯著提高了插補(bǔ)效率。通過(guò)分析原速度控制算法引起電機(jī)振蕩的原因并結(jié)合步進(jìn)電機(jī)機(jī)械特性對(duì)原速度控制算法進(jìn)行了改進(jìn)：依據(jù)步進(jìn)電機(jī)在加工線段轉(zhuǎn)接處允許最大加速度及頻率變化限制約束，計(jì)算出最大允許

3、轉(zhuǎn)接角度，并以此為依據(jù)將加工數(shù)據(jù)劃分為不同加工段，在同一加工段內(nèi)采用指數(shù)加減速控制方式對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行速度控制；不同加工段間，引入圓弧轉(zhuǎn)接法，即以圓弧過(guò)渡方法連接不同加工段間的轉(zhuǎn)接線段，實(shí)現(xiàn)了不同線段間的不停機(jī)連續(xù)加工，提高了加工效率和型面光潔度。最后，以ARM為主處理器，完成對(duì)插補(bǔ)算法以及速度控制算法的運(yùn)算，以FPGA為輔處理器，完成對(duì)控制脈沖的發(fā)送運(yùn)算。
　　通過(guò)對(duì)軌跡插補(bǔ)算法及速度控制算法的優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了一套適用于嵌入式數(shù)控