S曲线加减速控制方法研究
基于NURBS曲线插补的五段S曲线加减速控制方法研究_周胜德
第4期2011年4月组合机床与自动化加工技术M odular M achine Tool&Auto m atic M anufact ur i n g TechniqueN o .4A pr .2011文章编号:1001-2265(2011)03-0037-05收稿日期:2010-09-16*基金项目:国家自然科学基金资助(50675002)项目;辽宁省教育厅资助(20060426)项目作者简介:周胜德(1980)),男,吉林人,辽宁科技大学机械工程与自动化学院硕士生,主要从事数控技术、CAD /CAM 等研究,(E -m ail)z h oushengde_1980@yahoo .cn 。
基于NURBS 曲线插补的五段S 曲线加减速控制方法研究*周胜德1,2,梁宏斌1,乔 宇1(1.辽宁科技大学机械工程与自动化学院,辽宁鞍山 114051;2.齐齐哈尔二机床集团有限责任公司,黑龙江齐齐哈尔 161005)摘要:为满足非均匀有理B 样条曲线高速高精度插补加工的需要,针对目前参数曲线插补加减速控制方法的不足,常规直线加减速方法存在冲击,七段S 曲线加减速方法算法复杂等问题,提出了基于NURBS 曲线插补的五段S 曲线加减速控制方法。
该方法将高速加工中容易超限的弓高误差和机床所能承受的法向加速度等参数均考虑在内,而且合理地解决了插补前加减速控制中的减速点预测困难的问题。
仿真结果表明,该方法能够保证加速度的连续,速度的平滑过渡,有效提高了系统的柔性,简化了算法。
关键词:插补算法;非均匀有理B 样条;加减速控制;弓高误差;法向加速度中图分类号:TP273 文献标识码:AThe F ive Phased S -curve Acceleration -deceleration ControlM et hod Based onNURBS Curve Inter po l a tionZHOU Sheng -de 1,2,L I A NG H ong -bin 1,Q I A O Yu1(1.Co l.l o fM ech .Eng .,Un i v ersity of Sc.i and Tech.L iaoning ,Anshan L iaon i n g 114051,China ;2.Q -i erM ach i n e Too lG r oup Co .,L t d ,H e il o ng jiang ,Q i q i h aer H e ilong jiang 161005,China)Abst ract :A ne w ACC eleration -DECe l e rati o n m ethod (ACC -DEC )w as put for w ard ,wh ich ai m ed at the shortages of S -curve ACC -DEC .The proposed approach w as desi g ned to satisfy the require m ents o f non -u -n ifo r m rati o nal B -spli n e (NURBS)interpo lation w ith h igh -speed and h i g h -accuracy .B ased on the i m pacts w hich used conventi o na l linear ACC -DEC ,the co m p lex a l g orit h m of t h e seven phased S-curve ,t h e five phased S -curve w as adopted ,tak i n g chor d error and m ax i m a l centri p eta l accelerati o n i n to consi d eration ,solv i n g ra ti o na ll y diffic u lty i n the predeter m i n ation deceleration po i n .t The si m ulati o n resu lts show ed that the m ethod can m ake sure the acce leration w as continuous ,the speed changed s m oothly ,the flex i b ility w as i m pr oved ,the algorithm w as easy to i m ple m en.tK ey words :i n ter po lati o n a l g orithm;non -un ifor m rati o na l B -sp li n e ;acce leration -deceleration contro;lcho r d error ;centripetal acceleration0 引言目前,用计算机数字控制(Co m puter Nu m erical Con tro,l C NC)系统加工由自由型面构成的复杂型面零件时,一般是将几何型面和刀具路径按加工精度要求离散成大量直线段,再进行线性插补加工,但这种用直线段逼近复杂曲线,并使用线性插补加工存在很多不足:¹始终存在着拟合精度与生成数据之间的矛盾,逼近精度高则生成的数据量非常大,但减小数据量,又会降低加工精度;º破坏了零件轮廓表面的一阶导数连续性,影响了零件表面的光顺性;»采用微小线段逼近轮廓曲线,导致加工速度难以达到编程要求的进给速度,甚至引起速度的剧烈波动。
步进电机S曲线加减速控制研究与实现
• 介绍了其脉冲产生机制，对S曲线加减速的算法及其曲线 方程作了分析推导并进一步阐述了将曲线转化为脉冲的离 散实现过程。
减肥最有效的方法 sys源自• 然后列举了实际运动中可能出现的加减速情况并针对各情 况分析了实时运动控制过程。最后通过脉冲测试证明。
• 所提出的基于AT91SAM9261的加减速算法及运动控制方 法可行有效，能够适应各种不同运动参数，提高了步进电 机的效率和稳定性。
步进电机S曲线加减速控制研究与实现
•
采用有限元分析与实验研究相结合的方法对积层式压电 驱动器进行动态特性分析和实验测试。该驱动器的伸缩模 态对应的谐振频率有限元分析结果为38.5 kHz
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•
步进电机按照S型曲线加减速时不存在柔性冲击，适合于 高速运动。本文采用嵌入式ARM片上系统AT91SAM9261 作为控制平台
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End
一种五段S曲线加减速算法的研究
摘 要
加减速控制是运动控制系统关键技术之一。 加速度是不连续的线性加速和减速， 它是影响运动控制系统的重要因素。 加 减速指数算法具有较强的跟踪能力， 但在更高的速度时， 稳定性会很弱。这个问题可以通过常规的 Ｓ形曲线加减速的方法 来解决， 但 Ｓ形曲线加减速太复杂。 因此， 提出了一种新的 Ｓ曲线的加减速。 提出的五个阶段 Ｓ曲线加减速算法满足实际多 轴运动控制器的要求。该算法有五个运动阶段： 加加速阶段， 减加速阶段， 恒速阶段， 加减速阶段和减减速阶段。在起点和终 点的速度都是零， 并且加加速度时绝对最大值 Ｊ 。分析表明： 加速度曲线算法是一条连续的曲线， 它表示时间和速度之间的 连续关系， 可以平稳的得到速度和加速度。 关键词 ： 加减速控制； 运动控制系统； Ｓ曲线
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｔ ｈ ｉ ｓｐ ａ ｐ ｅ ｒｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｓｆ ｉ ｖ ｅ － ｓ ｔ ａ ｇ ｅｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ Ｓｃ ｕ ｒ ｖ ｅａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｎ ｄｄ ｅ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍｔ ｏｓ ａ ｔ ｉ ｓ ｆ ｙｔ ｈ ｅｍｕ ｌ ｔ ｉ － ａ ｘ ｉ ｓｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒｎ ｅ ｅ ｄ ｓ ． Ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓｓ ｈ ｏ ｗ ｓｔ ｈ ａ ｔ 牶 ｔ ｈ ｅａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｃ ｕ ｒ ｖ ｅｏ ｆｔ ｈ ｅａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｉ ｓａ ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｏ ｕ ｓｃ ｕ ｒ ｖ ｅ 牞 ａ ｎ ｄｔ ｈ ｅ ｒ ｅｉ ｓａ ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ － ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｏ ｕ ｓｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｐｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎｔ ｉ ｍｅ ａ ｎ ｄｓ ｐ ｅ ｅ ｄ 牞 ａｓ ｍｏ ｏ ｔ ｈｖ ｅ ｌ ｏ ｃ ｉ ｔ ｙａ ｎ ｄａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｃ ａ ｎｂ ｅｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ 牞 ｗ ｈ ｉ ｃ ｈｉ ｓｔ ｏａ ｖ ｏ ｉ ｄｔ ｈ ｅ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｗ ｈ ｅ ｎｔ ｈ ｅＣ Ｎ Ｃｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｓａ ｎ ｄｄ ｅ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｓｏ ｒｒ ｅ ｖ ｅ ｒ ｓ ｅ ｓ ． Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ 牶 ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄｄ ｅ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ 牞 ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ牞 ＳＣ ｕ ｒ ｖ ｅ
s型曲线加减速算法
s型曲线加减速算法
S型曲线加减速算法是一种常用于控制电机和伺服系统的运动控制算法，通过S型曲线实现平滑加减速运动。
具体算法描述如下：
1. 设置目标位置、初始位置和运动时间，以及加速度和减速度。
2. 计算总距离：总距离 = 目标位置 - 初始位置。
3. 计算加速时间：加速时间 = 速度 / 加速度。
4. 计算减速时间：减速时间 = 速度 / 减速度。
5. 计算匀速时间：匀速时间 = 运动时间 - 加速时间 - 减速时间。
6. 计算加速段距离：加速段距离 = 0.5 * 加速度 * 加速时间^2。
7. 计算减速段距离：减速段距离 = 0.5 * 减速度 * 减速时间^2。
8. 判断总距离是否大于加速段距离和减速段距离之和，如果是，则进入匀速运动阶段；如果不是，则重新计算加速时间和减速时间，并重新计算加速段距离和减速段距离。
9. 根据加速段距离、减速段距离和匀速时间计算匀速段距离。
10. 根据当前时间和加速段时间、减速段时间、匀速时间的比例，计算当前位置。
11. 根据当前位置和目标位置的关系，判断是否到达目标位置，如果是，则停止运动。
12. 根据当前位置和目标位置的关系，调整速度，实现匀速运动。
13. 返回第10步，进行下一步运动。
通过以上步骤的循环迭代，可以实现平滑的S型曲线加减速运动。
7段式非对称s曲线加减速控制
7段式非对称S曲线加减速控制1. 引言在机械运动控制中，加减速控制是非常重要的一环。
传统的加减速控制方式往往只能实现匀速运动或者简单的线性加减速运动，无法满足复杂的运动需求。
为了更好地控制机械运动的加减速过程，提高运动的平滑性和精度，7段式非对称S曲线加减速控制方法应运而生。
本文将详细介绍7段式非对称S曲线加减速控制的原理、优势以及在实际应用中的注意事项。
2. 7段式非对称S曲线加减速控制原理2.1 S曲线加减速控制S曲线加减速控制是一种非线性加减速控制方法，通过在加速和减速过程中引入S曲线，使得机械运动的加减速过程更加平滑。
S曲线的特点是在加速和减速过程中，速度变化率逐渐增大，达到最大值后逐渐减小，从而实现平滑的加减速过程。
2.2 非对称S曲线加减速控制非对称S曲线加减速控制是在S曲线加减速的基础上，通过设置不同的加减速时间，使得加速和减速过程的时间长度不同。
这样可以根据实际需求，灵活地控制机械运动的加减速过程。
2.3 7段式非对称S曲线加减速控制7段式非对称S曲线加减速控制是在非对称S曲线加减速控制的基础上，将加减速过程分为7个阶段进行控制。
具体包括：加速段1、加速段2、加速段3、匀速段、减速段3、减速段2、减速段1。
每个阶段的加减速时间可以根据实际需求进行设置，从而实现更加精确的运动控制。
3. 7段式非对称S曲线加减速控制的优势3.1 平滑性7段式非对称S曲线加减速控制可以实现平滑的加减速过程，避免机械运动中的冲击和震动，提高系统的稳定性和精度。
3.2 精确性通过设置不同的加减速时间，可以精确控制机械运动的加减速过程，满足不同的运动需求，提高系统的精度和控制性能。
3.3 适应性7段式非对称S曲线加减速控制方法适用于各种不同的机械运动控制场景，包括直线运动、圆弧运动等。
同时，可以根据实际需求进行参数设置，灵活应用于不同的应用场景。
4. 7段式非对称S曲线加减速控制的应用注意事项4.1 加减速时间设置在实际应用中，需要根据机械系统的特性和运动需求，合理设置每个阶段的加减速时间。
s曲线加减速算法研究
s曲线加减速算法研究S形曲线加减速算法在机械和工程领域被广泛应用，尤其在机器人、数控机床等领域，它可以有效地提高机器的运行效率和精度。
以下是S形曲线加减速算法的原理和应用。
一、S形曲线加减速算法的原理S形曲线加减速算法是一种特殊的加减速控制算法，其速度曲线呈现一个类似于英文字母“S”的形状。
该算法基于加速度匀速变化的原理，通过将加速过程分为多个阶段，使得加速过程更加平滑，避免了传统加减速过程中的冲击和振动，提高了机器的运行精度和稳定性。
S形曲线加减速算法通常分为7个阶段：加加速段（T1）、匀加速段（T2）、减加速段（T3）、匀速段（T4）、加减速段（T5）、匀减速段（T6）和减减速度段（T7）。
在不同的阶段，加速度和速度的变化情况也不同。
通过合理地控制各阶段的时长和速度变化，可以使得机器的运行轨迹更加精确和平稳。
二、S形曲线加减速算法的应用S形曲线加减速算法在许多领域都有广泛的应用，例如在机器人领域中，该算法可以用于控制机器人的运动轨迹和速度变化，提高机器人的运行精度和稳定性。
此外，在数控机床领域中，该算法也可以用于控制机床的运动轨迹和速度变化，提高加工精度和效率。
在应用S形曲线加减速算法时，需要考虑到机器的负载和运动轨迹等因素。
针对不同的应用场景和机器参数，需要对算法进行相应的调整和优化，以确保机器能够安全、稳定地运行。
三、结论S形曲线加减速算法是一种先进的加减速控制算法，它可以有效地提高机器的运行效率和精度。
通过将加速过程分为多个阶段，使得加速过程更加平滑，避免了传统加减速过程中的冲击和振动，提高了机器的运行精度和稳定性。
在未来的研究中，可以进一步探索S形曲线加减速算法的优化方法和应用范围，为机器人的运动控制和数控机床等领域提供更加精准、稳定的控制方案。
详解电机S曲线加减速控制
详解电机S曲线加减速控制1、S型曲线1.1 简介Sigmoid函数是一个在生物学中常见的S型函数，也称为S型生长曲线。
Sigmoid函数也叫Logistic函数，取值范围为(0,1)，它可以将一个实数映射到(0,1)的区间，可以用来做二分类。
该S型函数有以下优缺点：优点是平滑，而缺点则是计算量大。
Sigmoid函数由下列公式定义：Sigmoid函数在[-8，8]的计算数值以及图形如下：由以上数据与图形可见，S型曲线就是指图形中变化阶段的曲线呈现一个英文字母'S'型，该曲线无限趋向于0和1，即取值范围为(0,1)。
1.2 曲线延伸为了更直观地观察A、B、a、b分量对函数的影响，我整理了一下对应的曲线图，如下所示：由图可见，A、B分量影响的是曲线的取值范围，而a、b分量影响的则是曲线的平滑程度。
2、应用场景–电机加减速控制2.1 简介电机加减速，顾名思义，即电机以加速方式启动，速度达到预设目标速度后保持一段时间匀速转动，随后又开始以减速方式转动直至电机以一个较低的速度停止转动。
一方面，电机加减速可以避免电机急开急停，进而可能对电机造成一定损坏；另一方面，也可以防止电机在高驱动速度不能起步的情况，即高驱动速度会出现空转、丢步现象。
因而，在电机需要达到一个较高的速度时，通常需要采用慢速加速驱动的方法，简而言之，就是需要有一个加速过程。
例如：步进电机驱动负载可以按目标速度起动，若目标速度超过自身起动脉冲频率时，则该情况下不能起动。
因而，只有当起动频率比电机起动脉冲频率低时才能正常起动，采取加速的方式使速度线性地增加到目标速度，这种方法则称为慢速加速驱动。
2.2 T型与S型目前，在电机加减速控制上，普遍的加减速方法主要有T型加减速和S型加减速，实现方法则有公式法或查表法。
S型加减速相对于T型加减速更加平稳，对电机和传动系统的冲击更小，即S型加减速的优点是启动和停止都很平滑，不会有很大的冲击，但是也并非不存在缺点，缺点就是启动和停止的时间比较长。
数控系统S型曲线加减速快速规划研究
数控系统S型曲线加减速快速规划研究
近年来，随着制造业的快速发展和人工智能技术的不断进步，数控系统已经被广泛应用于各种自动化生产中。
作为数控系统的重要组成部分，曲线加减速控制技术越来越受到业界的关注和研究。
在数控系统中，曲线加减速控制是一种重要的运动控制技术，可以实现机械设备在加减速运动、转弯等过程中，达到更加平稳、准确的运动效果。
而S型曲线加减速控制则是曲线加减
速中常用的一种控制方式。
S型曲线加减速控制技术的基本原理是通过对速度进行先加速、后减速的控制，使得机械设备的加减速过程更加平稳、逐渐递增的过程，有效降低了机械设备的震动和冲击。
在实际生产中，这种控制方式可以提高生产效率，降低生产成本，提高产品的质量，并且具有广泛的适应性和可靠性。
800字。
伺服控制 s曲线加减速 plc实现方法
伺服控制 s曲线加减速 plc实现方法《伺服控制 S 曲线加减速 PLC 实现方法》一、引言在工业自动化领域，伺服控制是一种重要的运动控制方式。
而 S 曲线加减速则是伺服系统中常用的一种运动控制曲线。
本文将就伺服控制中 S 曲线加减速的原理和 PLC 实现方法进行探讨，以帮助广大读者更好地理解和应用这一技术。
二、伺服控制概述伺服控制是一种高精度、高灵敏度的运动控制方式，通常应用于需要精准控制位置、速度和力的场合。
相比于传统的步进控制，伺服控制具有响应速度快、稳定性好的优势，因此在工业机械、医疗设备、航空航天等领域得到广泛应用。
在伺服控制中，S 曲线加减速是一种控制曲线。
它的特点是在起始和终止阶段速度变化缓慢，中间阶段速度加速度和减速度比较快，可以有效减少运动过程中的冲击和震动，提高系统的稳定性和精度。
三、S 曲线加减速原理S 曲线加减速的原理是基于数学模型来实现的。
通常采用三次多项式来描述其速度和位置随时间的变化规律。
在运动开始和结束阶段，速度变化较慢，而在中间阶段速度变化迅速，如同 S 形曲线一般。
这种曲线实现了平滑的加减速过程，避免了突变和冲击，提高了系统运动的平稳性和控制的精度。
四、PLC 实现 S 曲线加减速的方法在工业实际应用中，控制系统通常采用 PLC（可编程逻辑控制器）来实现 S 曲线加减速。
PLC 是一种专门用于工业控制的计算机，具有高速、稳定的特点，可以实现复杂的控制算法。
- 利用 PLC 的高速计算能力，可以通过编程实现 S 曲线加减速算法，包括速度和位置的控制。
- 在 PLC 编程中，可以利用三次多项式或其他数学模型来描述 S 曲线加减速的规律，然后通过控制输出信号来实现伺服系统的速度控制。
- 还可以结合传感器反馈的位置和速度信息，实现闭环控制，从而进一步提高系统的稳定性和精度。
五、个人观点和理解S 曲线加减速在伺服控制中的应用不仅可以提高系统的运动平稳性和控制精度，还可以减少系统在运动过程中的震动和冲击，从而延长了系统的使用寿命。
基于S曲线的永磁同步电机加减速控制及算法分析研究
当满足
时,起动速度曲线为两段,各段速度表达式为:
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max 1 2
时间段为恒加速阶段,加速度a为常数,加加速度为0,速度由v1上升
至v ;t -t 时间段内,速度由v 加速运行至最大速度v ,加加速度
22 3
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万方数据
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S曲线加减速控制方法研究
作者：朱晓春， 屈波， 孙来业， 汪木兰， ZHU Xiao-chun， QU Bo， SUN Lai-ye， WANG Mu-lan
作者单位：南京工程学院,自动化系,江苏,南京,211167
刊名：
中国制造业信息化
英文刊名：MANUFACTURING INFORMATION ENGINEERING OF CHINA
年，卷(期)：2006,35(23)
被引用次数：8次
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