[发明专利]适用于数控装置的进给速度动态实时前瞻控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及数控领域中的进给速度控制技术，具体的说是一种适用于数控装置的进给速度动态实时前瞻控制方法。

背景技术

进给速度控制与轨迹运动实时过程紧密相关，其不仅直接决定着数控加工效率和加工精度，而且还直接影响机床机械系统和刀具使用寿命。目前比较常用的进给速度控制方法主要有直线加减速控制方法、指数加减速控制方法以及基于七段多项式的S曲线加减速控制方法。直线加减速控制方法与指数加减速控制方法具有实现简单、加减速时间短等特点。但是在加减速的起始与终止阶段存在着加速度突变，因而会对机床产生柔性冲击。虽然基于七段多项式的S曲线加减速控制方法可通过对加加速度限制来减少进给速度变化对机床产生的柔性冲击，但是该方法将加减速过程划分为多个阶段，即加加速阶段、减加速阶段、匀加速阶段、匀减速阶段、减加速阶段和减减速阶段，并且随着相邻指令点间距离不同，又存在着多种变化，因而计算复杂，难以满足数控装置对进给速度控制的实时性要求。

进给速度控制按照其实现方式可划分为离线控制与实时控制。离线控制是在实际加工前，提前规划好整个加工过程中的进给速度，因而不需要考虑实时性的要求，可采用各种优化方法进行优化。但是由于不能实时处理加工过程中出现的各种突发情况，因而造成这种进给速度控制方法不具有实际使用价值。为此，Schuett等在文献《A Closer Look at Look-ahead》(发表于http://www.mmsonline.com/articles/039603，2008-09-02)中对离线进给速度控制方法中的优化效果与计算时间进行了折中，提出了进给速度前瞻控制的概念。但是现有进给速度前瞻控制方法中的前瞻段数不是动态确定的，因而在实际使用过程中会受到前瞻段数的限制而带来的进给速度波动、加工效率下降以及无法及时响应外部干预等问题。

发明内容

针对现有技术中存在的前瞻段数为非动态确定带来的进给速度波动、加工效率下降以及无法及时响应外部干预等不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种前瞻段数动态确定以及可及时响应外部干预的适用于数控装置的进给速度动态实时前瞻控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明适用于数控装置的进给速度动态实时前瞻控制方法包括以下步骤：

1)前瞻段数的动态确定：动态确定数控装置以当前进给速度加工时所需要前瞻的轨迹段数，并将前瞻轨迹段中的最后一个指令点的进给速度标记为0；

2)转接速度的实时修正：从进给速度标记为0的指令点处反向加速到距离当前轨迹加工点最近的轨迹转接点处，并对每个轨迹转接点处的转接速度进行修正；

3)进给速度的实时规划：根据当前进给速度和距离当前轨迹加工点最近的轨迹转接点处修正后的转接速度，实时规划当前插补周期的进给速度。

所述动态确定数控装置以当前进给速度加工时所需前瞻的轨迹段数为：

计算从当前轨迹转接点处正向减速到下一轨迹转接点处时所获得的最小进给速度；

判断所获得的最小进给速度是否等于零，若不等于零，则说明下一轨迹段为当前插补周期动态规划所需要前瞻的轨迹段，并将前瞻段数加1；

判断当前前瞻段数是否小于数控装置缓存区个数，若当前前瞻段数小于数控装置缓冲区个数时，取所计算获得的最小进给速度与下一轨迹转接点处所允许的最大转接速度的最小值作为下一轨迹转接点处的进给速度，并用下一轨迹转接点作为当前轨迹转接点，返回至计算从当前轨迹转接点处正向减速到下一轨迹转接点处时所获得的最小进给速度步骤，循环执行；

若当前前瞻段数大于等于数控装置缓冲区个数时，动态确定的前瞻段数为数控装置缓冲区的个数；

若获得的最小进给速度等于零时，则说明下一轨迹段不为当前插补周期动态规划所需要前瞻的轨迹段，当前的前瞻段数即为当前插补周期动态规划所需要前瞻的轨迹段数。

从进给速度标记为0的指令点反向加速到距离当前轨迹加工点最近的轨迹转接点处，并对每个轨迹转接点处的转接速度进行修正：

计算从当前轨迹转接点处的转接速度反向加速到下一轨迹转接点处时所获得的最大进给速度；

取所获得的最大进给速度与下一轨迹转接点处所允许的最大转接速度的最小值作为下一轨迹转接点处修正后的转接速度，并将处理次数加1；

判断处理次数与前瞻段数的大小，当处理次数小于前瞻段数时，以下一轨迹转接点作为当前轨迹转接点，返回至计算从当前轨迹转接点处的转接速度反向加速到下一轨迹转接点处时所获得的最大进给速度步骤，循环执行；