一种电子凸轮曲线生成方法.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CNCN103744346103744346A(43)申请公布日2014.04.23(21)申请号201310740913.2(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所32237(22)申请日2013.12.30代理人程化铭(51)Int.Cl.(71)申请人南京埃斯顿自动化股份有限公司地址211100江苏省南京市江宁经济开发区G05B19/06(2006.01)将军大道155号申请人南京埃斯顿自动控制技术有限公司(72)发明人夏正仙冯日月王明昕曾俊涵吴波权权利要求书1页利要求书1页说明书5页说明书5页附图3页附图3页(54)发明名称一种电子凸轮曲线生成方法(57)摘要本发明提供了一种电子凸轮曲线生成方法，该方法根据在实际电子凸轮曲线上确定的个主从轴位置点（，）使用分段三次样条函数生成电子凸轮曲线。其中，主轴位置满足（）。该方法把对主轴位置（）参数化成，因为使得满足。根据给定的边界条件并使用追赶法计算出（）共个区间的函数的系数。利用公式对当前时刻主轴位置参数化，判断所属区间，根据相应区间的函数计算当前时刻主轴位置对应的从轴位置，即生成电子凸轮曲线。本发明方法不必知道凸轮速度、凸轮加速度等参数就可生成电子凸轮曲线，与传统电子凸轮曲线生成方法相比具有通用性和灵活性，且计算简单，执行效率高，参数化方法过程中没有近似计算，提高了电子凸轮曲线生成的精度。CN103744346ACN103746ACN103744346A权利要求书1/1页1.一种电子凸轮曲线生成方法，其特征在于包括以下步骤：（1）确定实际电子凸轮曲线上个主从轴位置点（），其中为主轴位置，为与主轴位置对应的从轴位置，且满足（），为实际电子凸轮曲线的起点，为实际电子凸轮曲线的终点；（2）对个主从轴位置点的主轴位置（）按距离实行参数化，参数化公式为：（1）其中，是参数化后对应的值；（3）设定三次样条函数插值运算需要的边界条件：若凸轮曲线是循环运行，且同时满足下列两条件：（a）至少给出三组凸轮曲线上的主从轴位置对应点；（b）给出的凸轮曲线上起点和终点的从轴位置相等，则选择周期函数边界，其余情况下选择自由端边界；（4）利用三次样条函数插值运算，建立参数与对应的从轴位置的函数关系：三次样条函数是分段定义的形式，在实际电子凸轮曲线上确定的主从轴位置点是个时，共划分出段区间，区间（）的函数为：（2）其中，，为与对应的从轴位置，、、、（）为函数系数，根据已知的个主从轴位置点及边界条件求出4个未知系数：、、、（），即求出每段曲线的表达式；（5）运行电子凸轮曲线：由外部设备获取当前时刻主轴位置，按照下面的公式（3）把主轴位置参数化为：（3）其中，为上一时刻获取的主轴位置，为上一时刻主轴位置对应的参数值，设定的初始值为，的初始值为0；确定所在区间，假定某时刻（），则根据该区间的函数计算从轴位置，即得出主轴位置对应的从轴位置。2CN103744346A说明书1/5页一种电子凸轮曲线生成方法技术领域[0001]本发明涉及电子凸轮控制，尤其涉及一种电子凸轮曲线生成方法，属于多轴同步运动控制领域。背景技术[0002]电子凸轮控制通过获取主轴位置，查看电子凸轮曲线（主轴和从轴位置的对应关系），得出从轴位置，从而实现主轴和从轴的啮合运动。[0003]电子凸轮曲线有多种描述方式，常见的有采用两维表格来存储多组主从轴位置点以及采用数学公式来描述主从轴位置关系。传统电子凸轮曲线的生成主要是基于实际工况，采取适合各自场合应用的方法，且一般是基于如下的计算流程：根据已知条件：电子凸轮曲线的开始和结束位置（首、末端）的主轴位置、凸轮位置、凸轮速度、甚至凸轮加速度，或者由其他工况条件可以得出前面几个参数，然后利用多项式函数或其他如三角函数等设计电子凸轮曲线，将前面的几个条件带入计算曲线系数，从而得到电子凸轮曲线的表达式。申请号为200380107594.6、名称为“电子凸轮式旋转切断机控制的反转防止电子凸轮曲线生成方法及其控制装置”的中国发明专利就是根据实际工况条件选择三角函数设计一种防止刀具反转的电子凸轮曲线。申请号为200510125440.0、名称为“电子凸轮的控制方法及伺服电机控制系统”的中国发明专利通过设置主轴和从轴的非同步控制区的开始和结束位置的主轴位置、凸轮位置、凸轮速度、凸轮加速度，求由五次函数构成的相对于主轴位置的凸轮位置的非同步曲线，同步控制区间中的电子凸轮是直线。[0004]但是传统电子凸轮曲线的生成方法缺少灵活性和通用性。在用户不能知道凸轮首末端的凸轮速度、凸轮加速度情况下，无法采用传统方法生成电子凸轮曲线。若此时用户能提供凸轮曲线经过的一些坐标点，则可以根据这些凸轮曲线上的点（型值点）计算电子凸轮曲线，其过程