[发明专利]多轴联动经济型数控系统的运动控制方法

说明书

一种多轴联动经济型数控系统的运动控制方法，被控对象的X、Y、Z以及W向的运动由运动电机拖动；对运动电机的驱动方式是指令脉冲结合方向信号的方式；运动电机的驱动方式是指令脉冲方式时，运动电机的驱动信号包括驱动脉冲与方向控制两个信号；其中，驱动脉冲的频率决定运动电机的转速，脉冲频率越高，转速越快；频率越低，转速越慢；运动电机的旋转角度通过指令脉冲的个数控制，指令脉冲的个数越多，运动电机的转角越大；方向信号的电平状态决定运动电机的旋转方向，控制运动电机实现逆时针或顺时针方向的旋转运动；X、Y、Z或W的运动控制包括：特定的加减速控制和特定的进给运动控制策略，从而实现更为精准和合理的运动控制。

技术领域

本技术方案属于数控技术领域，具体是多轴联动经济型数控系统的运动控制方法。

背景技术

三维打印基于离散-堆积的观念，通过二维层面的加工实现空间三维形状，能够极大降低复杂三维结构的加工难度，是当前制造领域的一个重要研究内容。高性能加工控制方法及系统等均是三维打印领域的重要研究方向。结合三维打印在新型成型工艺、方法、材料与金属零件成型等方向的发展，研究低成本、高精度、高集成度、高可靠性、具有可扩展功能与重构功能的新型3D打印控制方法与经济型系统是该方面研究的重要内容。

同时，个性化、差异化的社会需求也对生产系统的适应性、复杂度提出了更高的要求，适应多变市场、快速变化产品的低成本、高柔性、高复杂程度的经济型数控，是生产现场对加工系统的急迫要求。根据上述状况，面向三维打印并加以扩充，项目研究面向FDM及其它经济型数控的加工控制方法与实现技术。

发明内容

本发明根据上述状况，研究面向三维打印的控制技术，并加以扩充至面向其它典型多轴联动被控对象，提出一种多轴联动经济型数控系统的运动控制方法，被控执对象的X、Y、Z以及W向的运动由运动电机拖动，对运动电机的驱动方式是指令脉冲结合方向信号的方式；

运动电机的驱动方式是指令脉冲方式时，运动电机的驱动信号包括驱动脉冲与方向控制两个信号；其中，驱动脉冲的频率决定运动电机的转速，脉冲频率越高，转速越快；频率越低，转速越慢；运动电机的旋转角度通过指令脉冲的个数控制，指令脉冲的个数越多，运动电机的转角越大；

方向信号的电平状态决定运动电机的旋转方向，控制运动电机实现逆时针或顺时针方向的旋转运动；

X、Y、Z或W的运动控制包括：

1)加减速控制

X、Y、Z或W向的进给运动通过梯形曲线加减速实现：

假定进给运动的加速度值a_M，指令速度v_M，初始速度值为“0”；

根据速度变化特征，将梯形加减速的全过程划分为加速段、匀速段与减速段3个过程，分别对应于0-t₀、t₀-t₁与t₁-t₂时间段；假定时刻t的加速度、速度分别为a(t)、v(t)，则t时刻的加速度a(t)为：

t时刻的速度v(t)为：

假定运动的初始速度v₀，速度v(t)还可以描述为：

假定系统采样时间为Δt，k时刻的速度、加速度分别设置为v_k、a_k，k时刻的速度v_k离散化为：

根据公式(1)与(4)，计算各个运动时刻的瞬时加速度与速度；而后，根据瞬时速度计算相应驱动脉冲计数值，产生符合运动速度与位移的运动电机驱动脉冲，即可实现相应方向运动的速度与位移控制；