[发明专利]一种封装成PLCOpen指令的变速曲线圆弧快速插补方法

摘要

本发明涉及工业控制领域中的圆弧插补方法，一种封装成PLCopen指令的变速曲线圆弧快速插补方法，包括以下步骤：根据PLCopen标准，将所述的变速曲线圆弧快速插补方法封装成圆弧运动指令；通过圆弧运动指令获取圆弧插补参数，确定满足基于梯形曲线加减速控制的圆弧插补过程中的插补角度与时间的关系；根据插补周期计算圆弧下一个插补点坐标；圆弧运动指令将圆弧插补点坐标输出给位置闭环控制模块进行位置闭环控制。本发明提供的一种封装成PLCopen指令的变速曲线圆弧快速插补方法易于移植、修改与使用，而且避免变速曲线插补中三角函数的使用，提高了圆弧插补点的计算效率和插补方法的应用领域。

主权项

1.一种封装成PLCOpen指令的变速曲线圆弧快速插补方法，其特征在于包括以下步骤：(A)根据PLCopen标准，把变速曲线圆弧快速插补方法封装成圆弧运动控制指令，是将圆弧参数计算与圆弧插补过程设计为功能块MC_MoveCircular2D，圆弧插补输入参数和启动信号设计为功能块MC_MoveCircular2D左侧的输入引脚，圆弧计算与插补过程的状态信息和错误信息设计为功能块MC_MoveCircular2D右侧的输出引脚，所述功能块MC_MoveCircular2D、输入引脚和输出引脚共同构成圆弧运动控制指令；(B)通过圆弧运动功能块指令获取圆弧插补参数，确定满足基于梯形曲线加减速控制的圆弧插补过程中的插补角度与时间t的关系s(t)；s(t)=ωstartt+12at20≤t<t1ωstartt1+12at12+ωcmd(t-t1)t1≤t<t2ωstartt1+12at12+ωcmd(t2-t1)-12d(t-t2)2t2≤t<t3---(1)]]>其中：ω_start为圆弧插补的初始角速度；ω_cmd为圆弧插补的目标角速度；a为圆弧插补的角加速度；d为圆弧插补的角减速度；t₁为圆弧插补的加速结束时刻；t₂为圆弧插补的恒速结束时刻；t₃为圆弧插补的减速结束时刻；(C)根据插补周期计算圆弧下一个插补点坐标，包括以下步骤：(a)计算圆弧插补进给步长ΔL由公式(1)得ΔL计算公式为：ΔL=R[s((i+1)T)-s(iT)]                  (2)其中：i=0,1,2…N，N为t₃/T圆整后的整个圆弧插补过程中需要的插补周期总个数；R为圆弧半径；T为插补周期；(b)计算X轴方向进给量ΔX与Y轴方向进给量ΔY由公式(2)得ΔX与ΔY计算公式为：ΔX=ΔL4R2-ΔL22R2Yi-ΔL22R2XiΔY=ΔL4R2-ΔL22R2Xi-ΔL22R2Yi---(3)]]>其中：X_i为圆弧第i个插补周期的X轴插补点坐标；Y_i为圆弧第i个插补周期的Y轴插补点坐标；(c)计算圆心到下一个插补点向量与X轴正向角度α_i+1由公式(1)得α_i+1计算公式为：其中：为圆弧起始角度；(d)计算圆弧顺时针插补方向和逆时针插补方向的下一个插补点坐标X_i+1和Y_i+1；由公式(3)和(4)得X_i+1和Y_i+1计算公式为：(D)圆弧运动控制指令将圆弧插补点坐标输出给位置闭环控制模块，进行位置闭环控制。