[发明专利]快速响应的点到点S形速度规划方法

说明书

本发明实施例提供一种快速响应的点到点S形速度规划方法，包括：S1：当用户参数调整发生在停止或匀速段时，S1.1：则通过迭代计算出各阶段需要的时间，并使其总和最小，并转步骤S3；S2：当用户参数调整发生非匀速段时：则进行如下步骤：S2.1：备份当前速度曲线，然后依次进行如下两种试探：S2.2：利用修改后的用户参数反向虚拟出一段反向虚拟速度曲线：S2.3：正向虚拟出一段正向虚拟速度曲线：S2.4：若以上试探皆失败，则恢复备份，等待下次有参数变更时再试探，重新进入步骤S2.1；S3：按规划好的速度曲线，输出脉冲值。本发明的方法，整体的运动冲击较小，振动较小，整体效率提高。

技术领域

本发明涉及数控系统技术领域，尤其涉及一种快速响应的点到点S形速度规划方法。

背景技术

当前，开放式的数控系统研究已经成为世界各国数控界研究的热点，尤其是加减速控制技术的研究上更当前的一个重点。数控机床的进精度、生产率以及工件表面粗糙度有着密切关系，数控机床的进给速度应该稳定、停止的位置准确。因此数控机床系统必须具有加减速控制功能。

现在较为流行的加减速控制是S型加减速控制，相比直线型加减速和指数型加减速控制，S型加减速控制有速度曲线光滑、均匀、运动平稳、无冲击等优势。S型加减速控制能较好的实现机床各轴的平滑启停和速度切换，可做到无加速的突变，能够较好的减少机床的运动冲击和震荡，从而有效的提高工件的加工质量，特别适用于高速高精加工。

一个完整的S型加减速曲线要包括7个速度曲线段，即加加速段、匀加速段、减加速段、匀速度段、加减速段、匀减速段和减减速度段。当前已经有很多的S形速度规划算法，这在众多企业的不同类型产品上已得到印证。

但在手动控制时，比如手动连续、手轮、机械臂以及探针探测时，由于用户会随时变更目标点的位置，或者最大速度等运动限定参数，但传统的S形速度规划算法，并不具备快速响应能力。

当前，不少数控系统，在实时性要求更高的手动运动中，只好以比较低级的梯形速度曲线进行规划，导致运动冲击大，振动剧烈，定位精度差；最后不得不下调参数，反过来影响效率。或者即便采用S形速度曲线算法，也只允许中途调整终点位置及最大速度。

难点及关键点在于：当起止加速度为零时，可以通过迭代计算出各阶段需要的时间，并使其总和最小；但若当前状态在非匀速状态时，如何快速响应用户参数的变更，且使速度曲线仍然保持平滑。

发明内容

为了至少解决现有的技术问题。

本发明实施例提供了一种快速响应的点到点S形速度规划方法，应用于数控系统，所述方法包括：

S1：当用户参数调整发生在停止或匀速段时，S1.1：则通过迭代计算出各阶段需要的时间，并使其总和最小，并转步骤S3；

S2：当用户参数调整发生非匀速段时：则进行进行如下步骤：

S2.1：备份当前速度曲线，然后依次进行如下两种试探：

S2.2：利用修改后的用户参数反向虚拟出一段反向虚拟速度曲线：

S2.2.1：使起点加速度、加加速为0，终点运动参数为当前的(vt，at，jt)，限定参数则采用新的限定参数；

S2.2.2：将剩余位移量与该段反向虚拟速度曲线的位移量相加，以该段反向虚拟速度曲线的起始速度为起始速度，规划出新的速度曲线；

S2.2.3：判断所述反向虚拟速度曲线正好重叠于新规划出的新的速度曲线上，是则试探成功，将新的速度曲线剩余部分保存，准备输出并进入步骤S3；否则转下一类试探；

S2.3：利用修改后的用户参数正向虚拟出一段正向虚拟速度曲线：

S2.3.1：加加速采用新的最大值，但符号与当前加速度相反，使加速度迅速降为0；