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随着数控加工高速化的发展趋势,前瞻处理技术日益受到重视并成为研究的热点。在现代数控系统中特别是面向高速加工的数控系统中,前瞻处理起着至关重要的作用。本文以提高加工效率和运动平稳性为主线,结合S形加减速算法,对不同类型轨迹的前瞻处理方法进行了详细研究。
首先介绍了国内外对于速度前瞻处理技术的研究现状和前瞻处理的基础理论。对计算限制速度和几种典型加减速算法的数学模型进行了分析。通过比较发现,S形加减速算法兼顾了计算效率和运动平稳性,因此被应用于本文中的前瞻处理速度规划。
对现有方法常用的基于限制速度局部极小值点这一理想模型的前瞻处理过程进行了详细分析。指出该前瞻处理中使用S形加减速算法可能导致的方程表达式不确定,甚至需要求解无理方程的问题。针对第一个问题本文提出通过试取法确定方程的表达式;针对求解无理方程的问题,本文提出使用拉格朗日逼近法进行求解。
对工程中常见的缓变限制速度的前瞻处理进行了详细研究。针对缓变限制速度的位移不同,分别提出两种处理方法:用于较大位移缓变限制速度的不完整S形速度规划法和用于较小位移缓变限制速度的变步长采样规划法。不完整S形速度规划法所规划的速度加工效率较高,但计算量较大,难以适用于小位移速度规划;而变步长采样规划法计算量方便,但规划出的速度加工效率偏低。
最后,通过前瞻处理实例,对文中提出的各前瞻理论进行验证。仿真和实验的结果验证了本文提出的前瞻处理理论的有效性和正确性。