高性能数控系统运动控制算法的研究

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1、摘要我国的数控技术起步比较迟，虽然国内生产数控系统的厂家不少，从事这方面技术研究的机构也很多，但真正国内自主研制的高性能数控系统就很少。针对我国和国外在高性能数控系统的差异，为了更好地提高我国高性能数控的水平，本文做了一些高性能数控系统应该具有的性能特点的研究。经过加工实验证明，本文提出的高性能数控系统运动控制算法具有实际应用价值，基于本文提出的运动控制算法的高性能数控系统目前已在广州市诺信数字测控设备有限公司投入生产。高性能数控系统首先必须具有连续的运动速度和加速度，这样才能保证机床高速运动时的平稳性。虽然传统的S曲线加减速规律基本能保证速

2、度和加速度的连续性，但由于它参数比较多，计算相对复杂，不能满足高性能数控实时性的要求。为了提高数控系统的速度以及保持速度的平稳性，本文提出一种简单的加减速控制算法。高性能数控系统必须具有以最优允许速度通过轨迹拐点的功能，这才能提高机床的加工效率。数控机床的刀具运动轨迹相交处的过渡连接直接影响到数控机床的运动平稳性和加工效率，但目前大多数的数控系统只是根据轨迹拐角定性地计算拐点的允许速度，这就会出现一些速度的突变，造成机床颤抖，严重影响数控机床的使用寿命和加工效率。因此，为了提高数控系统的运动平稳性和加工效率，实现自动拐角减速，曲线曲率自适应速

3、度控制的性能。本项目首先对刀具多轴运动轨迹拐点的判断和拐点的最优过渡控制算法进行研究。高性能数控系统要具有高速的程序段处理功能，在进行高速、高精加工时才具有足够的预测能力。鉴于传统数控系统预测算法存在预测的太多会浪费CPU的机时，太少会造成过切等问题，同时为了避免机床不断加减速造成的机床震动，本项目进行了轨迹预测加减速自适应控制算法(前瞻)研究。广东工业大学硕士学位论文高性能数控系统在加工复杂的零件时，特别是加工由海量短代码组合成的复杂零件，要具有高效的加工功能。传统的数控系统都是每条短代码都单独进行加减速的处理，这样不能达到高效的加工。为了

4、实现高速度下平稳运行海量的短线段，实现高速高精加工，本文研究了优化海量短轨迹代码控制算法，提出了区域连续加减速控制算法。关键词：高性能、数控系统、前瞻、区域加减速．ⅡAbstractThedevelopmentofChina’Snumericalcontrolsystem(CNC)techno—logyisrelativelylate，eventhoughtherearemanydomesticmanufacturersofCNCsystemsandtechnologyofresearchinginthiSfield，therearelitt

5、lehigh-performanceCNCsystems，whichdevelopedbytheirowninternal．InordertoreducethegapbetweenChinaandabroadinthefieldofhigh．performancenumericalcontrolsystem，thepaperhasstudiedsomemotioncontrolalgorithmeabouthigh—performancenumericalcontrolsystems．Byprocessingtheexperiment，Itp

6、rovedthattherearesomepracticalapplic-ationofvalueswiththehigh-performancemotioncontrolalgorithmpropos—edinthispaperforCNCsystem．AndthenumericalcontrolsystembasedonthealgorithmproposedinthiSpaperhasbeenputintoproductionintheCNCLuoShunCompany．Firstofall，high-performancenumeri

7、calcontrolsystemmusthasacontinuousvelocityandacceleration，whichensuresthesmoothmovementofhigh．speedmachinetools．AlthoughthelawsofthetraditionalScurveaccelerationanddecelerationcanensurethecontinuityofvelocityandacceleration．moreofitsparametersandcomplexitiesofthecalculation

8、．Itcannotmeetthehigh-performancereal—timerequirementsofCNCsystem．Inordertoimprovet