基于速度前瞻的nurbs曲线插补算法的研究设计

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1、硕士学位论文基于速度前瞻的NURBS曲线插补算法的研究设计THERESEARCHOFNURBSCURVEINTERPOLATIONALGORITHMBASEDONSPEEDLOOK-AHEAD金子舒哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TG659学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文基于速度前瞻的NURBS曲线插补算法的研究设计硕士研究生：金子舒导师：邱剑彬教授申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：航天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG659U.D.C:621Dissertationfor

2、theMaster’sDegreeinEngineeringTHERESEARCHOFNURBSCURVEINTERPOLATIONALGORITHMBASEDONSPEEDLOOK-AHEADCandidate:JinZishuSupervisor:AssociateProf.Qiu,JianbinAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ControlScienceandEngineeringAffiliation:SchoolofAstronauticsDateofDefence:June,2018Degree-Conf

3、erring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要数控技术和设备是现代工业制造现代化的重要基础，而数控技术的一个主要发展方向就是高速高精度加工。在数控技术的发展中，插补算法和速度控制都是直接影响加工速度和精度的主要因素，其中非均匀有理B样条（Non-UniformRationalB-Splines，简称NURBS）曲线插补技术已然成为高端数控系统的必备能力。为了实现插补阶段末端执行器可以平稳通过所有加工点，本文提出了一种基于速度前瞻的NURBS曲线插补算法。该算法在进行NURBS插补的同时，通过速度前瞻控制，使其具有

4、分析路径、发现并快速处理速度突变点的能力，大大提高了加工速度与精度。首先分析NURBS曲线的快速计算方法，并通过改进的预估校正方法补偿误差。针对在插补过程中所需要的加减速控制，本文采用了当前常用的S型加减速控制方法。然后分析速度前瞻控制，设计一种计算简便符合控制对象机械性能的前瞻算法。并且在综合考虑各种相关限制条件下，通过对插补数据点的预处理和基于速度前瞻的改进的S型加减速控制算法完成速度规划。最后选取特殊轨迹的曲线作为加工路径，在MATLAB中对插补算法进行仿真验证，重点研究插补点处的进给速度、加工精度和速度前瞻的效果以及线段衔接处的平滑过渡。本文采用应用广泛的SCARA工业机器人作为控制

5、对象，通过RoboticToolbox工具箱搭建SCARA机器人的模型，对整体插补算法进行仿真验证，分析各个关节的角速度。最终验证算法的有效性。关键词：NURBS；加减速控制；速度前瞻控制；运动学-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractNumericalcontroltechnologyandequipmentaretheimportantfoundationofmodernindustrialmanufacturingmodernization,andoneofthemaindevelopmentdirectionsofnumericalcontroltechnologyish

6、ighspeedandhighprecisionmachining.Inthedevelop-mentofnumericalcontroltechnology,interpolationalgorithmandspeedcontrolarethemainfactorsinfluencingtheprocessingspeedandaccuracydirectly,theNURBScurveinterpolationtechnologyhasbecomeahigh-endCNCsystem,anecessaryability.Inordertorealizethattheend-effecto

7、roftheinterpolationstagecanpassthroughallprocessingpointssmoothly,thispaperproposesaNURBScurveinterpolationalgorithmbasedonspeedperspective.WhilecarryingouttheNURBSinterpolation,thealgorithmhastheabilitytoa