[发明专利]伺服压力机加工工艺曲线轨迹规划方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种伺服压力机加工工艺曲线轨迹规划方法，具体讲是一种基于开放式伺服控制系统的伺服压力机加工工艺曲线轨迹规划方法，属于控制与制造技术领域。

技术背景

目前，针对伺服压力机加工工艺曲线的轨迹规划多采用高等曲线离散逼近的方法去实现。工艺曲线的几何描述性和可微性以及其曲线规划的可操作性是现有轨迹规划方法的核心技术指标。

基于高等曲线的轨迹规划方法的基本思路就是，对于给定的曲线几何参数特性，在关键控制点间通过调整高等曲线的拟合效果，实现对目标曲线几何连续性的要求。例如，基于NURBS等高等曲线的加工工艺曲线规划方法，虽然规划结果可以满足所要求的曲线几何特性限制，但可行性不高，对于伺服控制系统的实时处理和加减速性能均要求较高，几何描述性不强。

伺服压力机加工工艺曲线规划的本质就是对经过关键位置控制点的曲线的拟合优化问题。伺服压力机对于伺服电机加减速能力的要求并不高，在满足工作效率要求的条件下，更偏向于对于伺服电机的输出扭矩提出更高的要求。因此，简单、有效、可行，而又符合加工工艺曲线相关特性，并能综合考虑伺服电机动态特性的轨迹规划方法是伺服压力机行业对于工艺曲线轨迹规划提出的要求。

传统的工艺曲线规划方法控制可行性差，轨迹描述复杂，多采用不可控的外部变量，对于控制系统实时处理能力的依赖性强，加工工艺曲线的几何结构不确定，因此与之对应的电机转速变化数据模型也是不确定的，传统规划方法片面地将轨迹规划问题归结为一个纯粹的几何问题，追求规划结果曲线的几何连续性，导致轨迹规划方案所对应的电机速度控制方案控制可行性差和工艺适应性差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有轨迹规划方案在工艺适应性和可操作性相对较差的不足，提供一种能适应不同驱动机构、不同加工工艺要求的，具有良好的可行性和工艺适应性的伺服压力机加工工艺曲线轨迹规划方法，以建立基于不同优化目标条件下的伺服电机速度控制方案。

为了解决上述技术问题，本发明提供的伺服压力机加工工艺曲线轨迹规划方法，包括以下步骤：

1）、加工工艺曲线的几何特性设计步骤：针对用户数据，设定工作周期长度，得到关键位置控制点在一个工作周期内的相对位置参数和相对时间参数；包括如下步骤：

101）、依据不同的加工模式，不同的滑块行程次数，确定工作周期长度；

102）、依据理论加工工艺曲线几何参数要求，在工作周期内确定滑块关键控制点对应的相对位置参数；

103）、依据板材厚度参数确定滑块关键位置控制点及辐射区域的形状参数；

104）、依据成形要求数据，设定不同材料、不同工艺的关键位置控制点之间区域工艺曲线的几何参数限制条件；

2）、加工工艺曲线的离散步骤：依据控制点对应位置参数，在相邻控制点间插补不同密度排布的引导点；包括以下步骤：

201）、依据设定的离散标度，对引导点个数进行计算确定引导点的布置密度；

202）、依据工艺曲线几何特性要求，确定引导点的位置及特征参数；

3）、加工工艺曲线的插补步骤：依据引导点时间位置顺序，依次对相邻引导点间插补原始曲线，原始曲线是指电机转速不变的条件下滑块位移曲线；具体包括以下步骤：

301）、找到经过相邻两个引导点的电机转速恒定条件下的滑块位移曲线的片段组合或电机在恒定转速驱动条件下的运动曲线作为原始曲线；

302）、计算引导点拟合曲线与连接直线之间的坐标误差，与预先设定的误差标度对比，如果满足坐标误差控制要求，则记录原始曲线对应的转速数据，不满足要求舍弃并进行下一步；

303）、记录连接引导点的所有满足精度要求的原始曲线组合及与之对应的不同转速数据组合；

304）、重复步骤301)至步骤303)，直到最后一个引导点；

4）、最优化工艺曲线步骤：针对不同加工工艺需求，筛选转速数据组合，选取适合不同要求的电机速度控制方案，实现对加工工艺曲线轨迹规划；

5）、优化数据的存储步骤：记录适应不同要求的工艺曲线规划所对应的转速数据组合，对适应不同工艺要求的转速组合进行记录。

本发明中，所述步骤201）还包括以下步骤：

2011）、依据理论工艺曲线形状特性，在曲线位置拐点处密化引导点的分布；

2012）、设定各引导点处拟合曲线的几何特性变化范围。