用于多轴联动动态修正插补位置的全闭环运动控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103809520103809520A(43)申请公布日2014.05.21(21)申请号201210452683.5(22)申请日2012.11.12(71)申请人中国科学院沈阳计算技术研究所有限公司地址110168辽宁省沈阳市东陵区南屏东路16号(72)发明人刘荫忠孙维堂鲍玉凤(74)专利代理机构沈阳科苑专利商标代理有限公司21002代理人周秀梅许宗富(51)Int.Cl.G05B19/41(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书7页说明书7页附图4页附图4页(54)发明名称用于多轴联动动态修正插补位置的全闭环运动控制方法(57)摘要本发明涉及一种用于多轴联动动态修正插补位置的全闭环运动控制方法。在第一个命令位置坐标上，根据采集到的各轴实际位置与电机实际位置之间的偏差，调整各轴命令位置；对调整后的各轴命令位置矢量在被加工轨迹上投影，得到投影长度，确定修正后的命令位置；当满足全闭环条件时，停止调整；当程序段处于混联且有后续运动段时，则将本运动段与下一运动段进行速度连接处理；否则，不对插补位置进行调整，直到当前运动段插补完成，再在系统提供的定位时长内，通过PID控制算法使轴的实际位置运动到命令位置上。本发明可以在满足多轴联动轮廓精度、定位精度、重复定位精度的同时，保证伺服电机稳定运行，保证工件加工精度且延长机床的使用寿命。CN103809520ACN1038952ACN103809520A权利要求书1/2页1.一种用于多轴联动动态修正插补位置的全闭环运动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：在第一个命令位置坐标上，根据采集到的各轴实际位置与电机实际位置之间的偏差，调整各轴命令位置；对调整后的各轴命令位置矢量在被加工轨迹上投影，得到投影长度，确定修正后的命令位置；重复上述步骤，顺序调整其他命令坐标；当满足全闭环条件，即满足零件加工的轮廓误差所要求的程序段最大剩余长度时，停止调整；当程序段处于混联且有后续运动段时，则将本运动段与下一运动段进行速度连接处理；否则，不对插补位置进行调整，直到当前运动段插补完成，再在系统提供的定位时长内，通过PID控制算法使轴的实际位置运动到命令位置上，完成定位。2.根据权利要求1所述的用于多轴联动动态修正插补位置的全闭环运动控制方法，其特征在于，所述定位完成后或速度连接处理后，如果有后续运动段，则继续下一段加工，如果有增轴、减轴的情况，则通过PID控制算法使与下一运动段无关的轴运动到命令位置上，其他轴继续下一段加工；如果没有后续运动段，则各轴进入半闭环控制。3.根据权利要求1所述的用于多轴联动动态修正插补位置的全闭环运动控制方法，其特征在于，所述各轴实际位置通过在移动轴外接光栅尺、球栅尺，在旋转轴外接编码器实现。4.根据权利要求1所述的用于多轴联动动态修正插补位置的全闭环运动控制方法，其特征在于，所述根据采集到的各轴实际位置与电机实际位置之间的偏差，调整各轴命令位置，具体为：各轴的偏差计算如下：根据以上偏差，各轴调整后命令位置坐标计算如下：其中，P(x,y),P'(xm,ym)分别为轨迹上命令位置坐标、各轴调整后命令位置坐标，PXaxis,PXmotor分别为X向轴的实际位置及电机的实际位置，PYaxis,PYmotor分别为Y向轴的实际位置及电机的实际位置。5.根据权利要求1所述的用于多轴联动动态修正插补位置的全闭环运动控制方法，其特征在于，所述对调整后的各轴命令位置矢量在被加工轨迹上投影，得到投影长度，确定修正后的命令位置，具体为：在待加工轨迹为直线的情况下，修正后轨迹上命令位置坐标P″(xc,yc)的坐标计算为：2CN103809520A权利要求书2/2页(ux,uy)为待加工直线的单位方向矢量，L为投影长度，(x0,y0)为待加工直线的初始点Ps的坐标；在待加工轨迹为圆弧的情况下，通过半径R、根据公式（5）所示，确定根据及由公式（6）确定夹角α：补偿方向的确定：根据公式（7）确定圆弧的旋转方向利用公式（8）计算d值，然后根据d值的符号，判断调整的圆弧方向：如果d值大于0，说明位置点调整方向为正向调整；如果d值小于0，说明位置点调整方向为负向调整；根据圆弧长度修正量，确定修正后轨迹上命令位置坐标：根据公式（9），确定圆弧长度修正量，ΔL=α·R（9）根据确定的补偿方向及圆弧长度修正量，通过圆弧插补算法，确定修正后轨迹上命令位置坐标P″(xc,yc)。6.根据权利要求1所述的用于多轴联动动态修正插补位置的全闭环运动控制方法，其特征在于，所述程序段最大剩余长度为预先设置的参数。7.根据权利要求1所述的用于多轴联动动态修正插补位置的全闭环运动控制方法，其特征在于，所述速度连接处理为：在连接过程