本發(fā)明涉及運(yùn)動控制，尤其涉及一種考慮同步建立過渡過程的變同步比圓弧插補(bǔ)的方法。

背景技術(shù)：

1、運(yùn)動插補(bǔ)算法作為運(yùn)動控制的關(guān)鍵技術(shù)，直接影響著運(yùn)動軌跡精度及運(yùn)行效率。圓弧插補(bǔ)是插補(bǔ)運(yùn)動的基本形式之一，也是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲線運(yùn)動的基礎(chǔ)，其精度和效率對復(fù)雜曲線運(yùn)動軌跡精度有著決定性的影響?，F(xiàn)有的圓弧插補(bǔ)算法通常可分為脈沖增量插補(bǔ)、數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)兩大類。其中，脈沖增量插補(bǔ)是通過輸出脈沖增量的形式，控制軸以單位增量運(yùn)動。這類方法中，以逐點(diǎn)比較法和數(shù)字積分法(digital?differential?analyzer,dda)最具代表性，但此類方法均無法在整個插補(bǔ)運(yùn)動過程中實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動，導(dǎo)致較大的插補(bǔ)誤差，且需考慮復(fù)雜的象限變換，算法實(shí)現(xiàn)難度較大；數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)的輸出形式不再是脈沖增量，能夠有效降低在線段銜接處的進(jìn)給速度波動，其插補(bǔ)精度要高于脈沖增量插補(bǔ)，但當(dāng)步長不是期望速度的整數(shù)倍時，會產(chǎn)生零頭距離，造成誤差累積，影響了插補(bǔ)精度。上述現(xiàn)有技術(shù)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)圓弧插補(bǔ)，但均是將各個軸作為獨(dú)立軸進(jìn)行控制，并未考慮各個軸運(yùn)動過程不同步導(dǎo)致的插補(bǔ)誤差，制約了圓弧插補(bǔ)精度的進(jìn)一步提高。

2、近年來，有學(xué)者針對軸運(yùn)動過程不同步導(dǎo)致插補(bǔ)誤差較大的問題，提出了變同步比圓弧插補(bǔ)方法，利用同步運(yùn)動控制，確保各個物理軸的位置和速度嚴(yán)格同步，通過不斷改變同步比，使物理軸從原同步狀態(tài)達(dá)到新的同步狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)圓弧插補(bǔ)，具有較高的插補(bǔ)精度和運(yùn)行效率。該方法的本質(zhì)是通過不斷改變同步比，對物理軸速度不斷調(diào)整，即物理軸由原同步狀態(tài)對應(yīng)的速度，達(dá)到新的同步狀態(tài)對應(yīng)的速度。然而由于實(shí)際運(yùn)動過程中速度無法突變，當(dāng)同步比改變后，軸需按照一定的加減速控制策略，經(jīng)加速或減速過程才能夠達(dá)到新的同步狀態(tài)，這個過程稱為同步建立的過渡過程。傳統(tǒng)的變同步比圓弧插補(bǔ)方法忽略了同步建立的過渡過程，并未考慮在軸同步建立過渡過程中軸的運(yùn)動，使得實(shí)際運(yùn)動軌跡相對于目標(biāo)軌跡發(fā)生整體偏移，造成較大插補(bǔ)誤差，影響了該方法在高速、高精度場合的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種考慮同步建立過渡過程的變同步比圓弧插補(bǔ)的方法，該方法考慮了虛擬軸g與物理軸x、軸y同步建立的過渡過程，依據(jù)加減速控制策略，計(jì)算出物理軸x、軸y經(jīng)過加速或減速過程，達(dá)到新的同步狀態(tài)所需的同步建立過渡過程時間，推算并設(shè)定提前改變同步比時，虛擬軸g對應(yīng)的圓心角，確保物理軸x、軸y運(yùn)動到圓弧上時，剛好與虛擬軸g達(dá)到新的同步狀態(tài)，有效降低了插補(bǔ)誤差，提高了圓弧插補(bǔ)精度。

2、本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一種考慮同步建立過渡過程的變同步比圓弧插補(bǔ)的方法，所述方法包括：

4、步驟1、以待插補(bǔ)圓弧圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)圓弧插補(bǔ)的起點(diǎn)位置、終點(diǎn)位置以及圓心角，計(jì)算每個插補(bǔ)周期步長所對應(yīng)的單位角度增量；

5、步驟2、創(chuàng)建虛擬軸g作為同步運(yùn)動的引導(dǎo)軸，將實(shí)際運(yùn)動的物理軸x、軸y作為同步運(yùn)動的跟隨軸，并建立虛擬軸與物理軸的同步運(yùn)動關(guān)系；

6、步驟3、依據(jù)加減速控制策略，計(jì)算出物理軸x、軸y從原同步狀態(tài)經(jīng)加速或減速過程，達(dá)到新的同步狀態(tài)所需的同步建立過渡過程時間；

7、步驟4、利用步驟3計(jì)算出的同步建立過渡過程時間，結(jié)合虛擬軸g的速度，計(jì)算出每個插補(bǔ)周期提前改變同步比時，虛擬軸g的位置提前量，繼而獲得每個插補(bǔ)周期提前改變同步比時，虛擬軸g對應(yīng)的圓心角；

8、步驟5、根據(jù)同步運(yùn)動期間虛擬軸g與物理軸x、軸y的位置關(guān)系，分別得到物理軸x、軸y跟隨虛擬軸g的同步運(yùn)動關(guān)系，再利用步驟1得到的單位角度增量計(jì)算出每個插補(bǔ)周期的同步比；

9、步驟6、激活虛擬軸g運(yùn)動，當(dāng)虛擬軸g到達(dá)提前改變同步比對應(yīng)的圓心角時，更新當(dāng)前插補(bǔ)周期的同步比，使物理軸x、軸y以更新后的同步比運(yùn)動，當(dāng)虛擬軸g運(yùn)動到終點(diǎn)對應(yīng)的圓心角后，插補(bǔ)完成，結(jié)束圓弧插補(bǔ)。

10、由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，上述方法考慮了虛擬軸g與物理軸x、軸y同步建立的過渡過程，依據(jù)加減速控制策略，計(jì)算出物理軸x、軸y經(jīng)過加速或減速過程，達(dá)到新的同步狀態(tài)所需的同步建立過渡過程時間，推算并設(shè)定提前改變同步比時，虛擬軸g對應(yīng)的圓心角，確保物理軸x、軸y運(yùn)動到圓弧上時，剛好與虛擬軸g達(dá)到新的同步狀態(tài)，有效降低了插補(bǔ)誤差，提高了圓弧插補(bǔ)精度。

技術(shù)特征：

1.一種考慮同步建立過渡過程的變同步比圓弧插補(bǔ)的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述考慮同步建立過渡過程的變同步比圓弧插補(bǔ)的方法，其特征在于，所述步驟1的過程具體為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述考慮同步建立過渡過程的變同步比圓弧插補(bǔ)的方法，其特征在于，所述步驟2的過程具體為：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述考慮同步建立過渡過程的變同步比圓弧插補(bǔ)的方法，其特征在于，所述步驟3的過程具體為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述考慮同步建立過渡過程的變同步比圓弧插補(bǔ)的方法，其特征在于，所述步驟4的過程具體為：

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述考慮同步建立過渡過程的變同步比圓弧插補(bǔ)的方法，其特征在于，所述步驟5的過程具體為：

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述考慮同步建立過渡過程的變同步比圓弧插補(bǔ)的方法，其特征在于，所述步驟6的過程具體為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種考慮同步建立過渡過程的變同步比圓弧插補(bǔ)的方法，以待插補(bǔ)圓弧圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，計(jì)算每個插補(bǔ)周期步長所對應(yīng)的單位角度增量；創(chuàng)建虛擬軸G作為同步運(yùn)動的引導(dǎo)軸，建立虛擬軸與物理軸的同步運(yùn)動關(guān)系；計(jì)算物理軸X、軸Y從原同步狀態(tài)經(jīng)加速或減速過程達(dá)到新的同步狀態(tài)所需的同步建立過渡過程時間；獲得每個插補(bǔ)周期提前改變同步比時虛擬軸G對應(yīng)的圓心角；激活虛擬軸G運(yùn)動，當(dāng)虛擬軸G到達(dá)提前改變同步比對應(yīng)的圓心角時，更新當(dāng)前插補(bǔ)周期的同步比，使物理軸X、軸Y以更新后的同步比運(yùn)動，當(dāng)虛擬軸G運(yùn)動到終點(diǎn)對應(yīng)的圓心角后，插補(bǔ)完成，結(jié)束圓弧插補(bǔ)。上述方法有效降低了插補(bǔ)誤差，提高了圓弧插補(bǔ)精度。

技術(shù)研發(fā)人員：魏青軒,王世民,李程程,白欣悅,潘立強(qiáng),段俊成,謝浩葦
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京石油化工學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2