[发明专利]NURBS曲线降阶插补的运动控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及复杂自由曲线曲面的加工的运动控制系统。

背景技术

在实际工业生产中，复杂自由曲线曲面的加工一直是运动控制系统（CAD/CAM/CNC）研究的热点，随着工业的发展，基本轨迹曲线（比如直线、圆弧、二次曲线）已不能满足工业应用的需求。例如工业机器人主要用于某些特定的功能，比如焊接、喷漆等，为了提高工业机器人的加工效率、精度，以及加工一些特殊形状的零件，人们提出自由曲线、曲面的概念，用来描述一些比较复杂的几何形状，如汽车外形、飞机、发动机的叶片，复杂模具的型腔等。NURBS（非均匀有理B样条）曲线由于其丰富的表达内涵和灵活的设计特性，成为现在自由曲线曲面设计的核心研究对象。NURBS曲线作为产品数据交换的唯一国际标准，它有着强大的功能和潜力。为了能够在不同的系统之间实现数据的转换，必然要解决其降阶问题。传统的NURBS曲线利用其显示矩阵表示和多项式最佳一致逼近理论给出的NURBS曲线降阶方法计算繁琐，涉及到符号运算和多项式方程求根。而利用遗传算法的NURBS曲线降阶方法和利用粒子群算法的NURBS曲线降阶方法没有考虑到系统高精度的要求。因此，解决上述问题是设备的需要，用户的需求，也是技术的发展趋势。

发明内容

本发明要解决现有技术不能兼顾加工效率和精度的缺点，提供一种加工效率和精度俱佳的基于遗传粒子群混合算法的NURBS曲线降阶插补的运动控制系统。

一种基于NURBS曲线降阶的运动控制系统，包括依次连接的上位机、下位机、电机驱动器、电机和机械机构，所述的上位机是采用PC机编程，通过插补模块计算出插补点，把计算出的坐标值以列表的形式传给下位机，下位机把坐标值转换成相应脉冲数，并发出脉冲到电机驱动器，控制电机转动并驱动机械机构动作；

其特征在于：所述上位机的插补模块是一种基于NURBS曲线降阶的模块，通过遗传粒子群混合算法来实现NURBS曲线的降阶，控制方式如下：

1）给出和的可行解范围，其中为降阶后的控制顶点分量，为降阶后的权因子，为降阶后的节点序列，为了保证端点的插值性可p‾n-m=pn;]]>

2）确定粒子群算法的种群大小、惯性权重、学习因子：文中选取种群大小Popsize，惯性权重w=0.675，最大迭代次数MaxIter为1000，学习因子c₁，c₂根据下列方程更新：

c₁=1.2+0.8*(MaxIter-t)/MaxIter      (1)

c₂=1.2+0.8*(MaxIter-t)/MaxIter      (2)

t为当前迭代次数；

3）种群初始化：在解的可行域随机确定400个（可能解）；

4）计算每个粒子的适应度，适应度函数取为：

F(t)=1max|f(t)-f‾(t)|---(3)]]>