若Si?Sd,则表明进入减速区,插补计算需要以减速方式进行,瞬时速度按下式计算:
Vi?1?Vi?aT (3.4)
此时系统以新的瞬时速度Vi?1进行插补计算,此过程一直到新的稳定速度或零为止。
整个过程共有加速、匀速、减速三个阶段。根据具体参数的不同可分为三中情况,如图3.1所示:
图3.1 直线加速度
对应的加速度如图3.2所示:
图3.2 直线加减速的加速度
2 指数加减速控制方法
前面介绍了直线加减速控制的算法,接着简要介绍一种新的加减速控制方法,即指数加减速控制方法[10]。
有关指数加减速符号定义如下:
Vc Vs Ve:分别代表指令速度,起点速度,终点速度;
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?:调节系统时间常数;
T:采样周期;
l:进给距离。
按指数规律变化的速度控制方程为:
V(t)?ve?(vs?ve)e?t/? (3.5)
加速段:
vs?0,ve?vc
故:
(3.6) v(t)?vc(1?e?t/?)
当 t??时,v(t)?0; 当 t??时,v(t)?vc。 匀速段:
vs?ve?vc (3.7)
故:
v(t)?vc
减速段:
vs?vc,ve?0
故:
v(t)?vce?t/? (3.8)
当 t??时,v(t)?vc; 当 t??时,v(t)?0。 3 S曲线加减速控制方法
由上可知,直线加减速启动加减速结束时存在加速度突变,产生冲击,因而不适合用于高档的数控系统。一些先进的CNC系统采用S性加减速,通过对启动阶段即高速阶段的加速度衰减,来保证电机性能的充分发挥和减小启动冲击[11]。
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正常情况下S形曲线加减速的运行过程可分为7段:加加速度段、匀加速度段、减加速度段、匀速度段、加减速度段、匀减速度段、减减速度段[12]。
因为实际运行过程中,不可能7个阶段完全运行,所以根据不同情况分类讨论。由于起始速度和终止速度的不同,速度曲线也不同,所以起始和终止速度分类讨论。
(1)vs?ve?vmax
这种情况下,只有匀速运行,所以不需处理。 (2)vs?vmax且0?ve?vmax
没有加速过程,只有减速过程,T1?T2?T3?0。 ① ve?vmax?Amaxtm
最大加速度能够达到,则T5?T7?tm,T6?vmax?ve?tm,JT5?Amax Amaxv?v1减速区长度Sd?(vmax?vc)(Tmaxe?tm)
2Amax在这种情况下,根据L与Sd的大小不同,又可以分为以下三种情况:
a)L?Sd
运行段为:匀速,加减速,匀减速,减减速。
b) L?Sd
T4?0,运行段为:加减速,匀减速,减减速。但到终点无法达到末速度ve。
v?v1解决方法是在译码模块中,令L?(vs?ve)(se?tm),解方程得到vs,
2Amax从而修正指令链表中的起始速度。
② ve?vmax?Amaxtm
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最大加速度不能达到。则T6?0,T5?vmax?ve,Sd?2vmaxT5?JT53 J在这种情况下,根据L与Sd的大小不同,又可以分为以下三种情况:
a)L?Sd
运行段为:匀速,加减速,减减速
b) L?Sd
T4?0,运行段为:加减速,减减速。
c)L?Sd
T4?0,运行段为:加减速,匀减速,减减速。但到终点无法达到末速度ve。
3解决方法是在译码模块中,令L?2vmaxT5?JT5,解方程得到T5,由
T5?vmax?ve,可知vs?ve?JT52,从而修正指令链表中的起始速度。 J(3)ve?vmax且0?vs?vmax
没有减速过程,只有加速过程。T5?T6?T7?0。 ① vs?vmax?Amaxtm
最大加速度能达到。则T1?T3?tm,T2?v?v1Sa?(vmax?vs)(Tmaxs?tm)
2Amaxvmax?vs?tm,JT1?Amax Amax在这种情况下,根据L与Sa的大小不同,又可以分为以下几种情况:
a)L?Sa
运行段为:加加速,匀加速,减加速,匀速。
b) L?Sa
T4?0,运行段为:加加速,匀加速,减加速。
c)L?Sa
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T4?0,运行段为:加加速,匀加速,减加速。但到终点无法达到vmax。解决方法是在译码模块中,令L?2(ve?vs)(从而修正指令链表中的起始速度。
② vs?vmax?Amaxtm
最大加速度不能达到。则T2?0,T1?ve?vs?tm),解方程得到ve,Amaxvmax?vs,Sa?2vsT1?JT13 J在这种情况下,根据L与Sa的大小不同,又可以分为以下三种情况:
a)L?Sa
运行段为:加加速,减加速,匀速
b) L?Sa
T4?0,运行段为:加加速,减加速。
c)L?Sa
T4?0,运行段为:加加速,匀加速,减加速。但到终点无法达到vmax。解决方法是在译码模块中,令L?2vsT1?JT13,解方程得到T1,由
T1?vmax?vs,可知ve?vs?JT12,从而修正指令链表中的起始速度。 J(4) T6?0,0?vs?vmax且0?ve?vmax
由于vs,ve的大小不同,可分为四种情况考虑。 ① vs?vmax?Amaxtm且ve?vmax?Amaxtm
最大加速度能够达到。Jt1?JT5?Amax。取T1?T3?tm,T2?vmax?ve?tm。 Amaxvmax?vs ?tm,
AmaxT5?T7?tm,T6?由T4?0可得:
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