【摘 要】
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随着自动控制、电力电子、机械制造等技术的不断发展,数控领域发生了重大变革。以直线、圆弧为主要功能的传统数控系统已经很难满足当下工业越来越高的加工需求。因此,需要研
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随着自动控制、电力电子、机械制造等技术的不断发展,数控领域发生了重大变革。以直线、圆弧为主要功能的传统数控系统已经很难满足当下工业越来越高的加工需求。因此,需要研究新的曲线曲面插补技术,来改善数控系统中加工效率和加工精度,以适应现代数控技术的发展要求。非均匀有理B样条(Non-Uniform Rational B-Spline,NURBS)凭借其良好的数学特性,已经在CAD/CAM领域得到的较好的应用。所以研究以NURBS为代表的自由型曲线曲面插补成为了一种必然选择。首先,本文研究了NURBS曲线的数学原理及其性质,在程序编程中,介绍一种基函数的简化计算算法,有效的减少程序设计中基函数的计算量。其次,研究了数控系统中的常见的加减速控制算法。加减速控制规则影响着数控机床的精度和稳定性,在深入研究目前最常用的S型柔性加减速规则后,指出了S型加减速算法在曲率极值点处容易出现速度超限这一问题,进而提出一种基于曲率约束的自适应的S型加减速规划算法。接着,本文提出了一种基于遗传算法的节点优化组合策略。对于待拟合的数据点,分别建立无约束、法向约束、切向约束等多种约束条件下的NURBS曲线拟合优化数学模型。通过遗传算法不断迭代,得到最优节点矢量组合。最后,本文将在Matlab中进行曲线拟合和速度规划仿真。仿真结果显示,使用这种策略在曲线拟合时有着非常高的逼近精度。接着,验证了改进的S型加减速规划算法比传统的S型算法速度变化更加平稳。尤其在曲率极值点,有着更加平稳的速度变化,对于提高插补精度,有着重要的意义。
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