[发明专利]一种用于摇篮式机床的全局最优进给速度规划方法

权利要求书

1.一种用于摇篮式机床的全局最优进给速度规划方法，其特征在于，包括：

步骤S1、输入工件坐标系WCS下C²连续的六维参数曲线R(β)＝[P(β),O(β)]；其中β表示归一化参数且β∈[0,1]；P是机床的刀位点路径曲线，P＝[P_x,P_y,P_z]；O为对应刀位点的刀轴方向，O＝[O_i,O_j,O_k]；

步骤S2、将所述WCS下C²连续的六维参数曲线R(β)映射到机床坐标系MCS中，得到参数刀具路径Q(β)＝[X(β),Y(β),Z(β),A(β),C(β)]；其中X表示所述机床坐标系中的X轴，Y表示所述机床坐标系中的Y轴，Z表示所述机床坐标系中的Z轴，A表示所述机床坐标系中的第一回转坐标轴，C表示所述机床坐标系中的第二回转坐标轴；

步骤S3、将参数区间[0,1]划分为N个子区间：

步骤S4、获取初始控制向量和初始目标函数值V₀；

步骤S5、预设收敛系数γ；

步骤S6、令第一迭代参数V₁＝V₀，第二迭代参数

步骤S7、对于所述N个子区间中的每个子区间k进行如下操作：

根据第k个子区间中各轴l的速度、加速度、加加速度曲线和弓高误差曲线，计算得到所述第k个子区间中各轴l的速度v的最大值v_l(β_vlmaxk)、各轴l的速度v的最小值v_l(β_vlmink)、各轴l的加速度a的最大值a_l(β_almaxk)、各轴l的加速度a的最小值a_l(β_almink)、各轴l的加加速度j的最大值j_l(β_jlmaxk)、各轴l的加加速度j的最小值j_l(β_jlmink)和弓高误差d的最大值d(β_dmaxk)；

其中，轴l＝X,Y,Z,A,C，k＝1,2,...,N；

步骤S8、在步骤S7的基础上，利用迭代法求解如下公式(21)表示的非线性规划问题，得到最优控制向量

其中，V₁表示目标函数值，d(·)≤δ表示弓高误差约束。

2.根据权利要求1所述的应用于五轴数控的全局最优进给速度规划方法，其特征在于，所述步骤S1中所述六维参数曲线为NURBS曲线或B-样条曲线。

3.根据权利要求1所述的应用于五轴数控的全局最优进给速度规划方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

4.根据权利要求1所述的应用于五轴数控的全局最优进给速度规划方法，其特征在于，所述步骤S6中所述收敛系数的初始值如下：

5.根据权利要求1所述的应用于五轴数控的全局最优进给速度规划方法，其特征在于，所述步骤S8的具体内容包括：

步骤S81、求解所述公式(21)表示的非线性规划问题，得到新的目标函数值V₀和新的控制变量判断是否|V₁-V₀|≤γ；

步骤S82、如果|V₁-V₀|≤γ则得到最优控制向量停止迭代；

如果|V₁-V₀|＞γ，得到新的目标函数值V₀和新的控制变量转入步骤S83，重新进行迭代；

步骤S83、令V₁＝V₀，并利用求解得到的新的控制变量计算各个区间的各轴l的速度v的最大值v_l(β_vlmaxk)、各轴l的速度v的最小值v_l(β_vlmink)、各轴l的加速度a的最大值a_l(β_almaxk)、各轴l的加速度a的最小值a_l(β_almink)、各轴l的加加速度j的最大值j_l(β_jlmaxk)、各轴l的加加速度j的最小值j_l(β_jlmink)和弓高误差d的最大值d(β_dmaxk)；

重新求解所述公式(21)表示的非线性规划问题，得到新的控制变量u和新的目标函数值V₀；

步骤S84、转入步骤S82。