【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数控加工，尤其涉及一种基于贝塞尔插值的速度规划方法和装置。
技术介绍
1、随着cad/cam技术的持续创新，样条曲线插补技术已在数控加工领域广泛渗透，极大地促进了高速、高精度加工技术的整体进步。数控系统性能的优越性是评价一台数控设备的基础，其中系统性能优越性的评价一项重要内容是保证设备的精度和可靠性，而系统性能的优越性在很大程度上取决于设备的精度和可靠性。在这一过程中，速度控制算法发挥着至关重要的作用。仪器能否平稳运行、精度是否符合要求多数的原因在于速度控制算法的选择。为了保证设备在启动和停止时不产生冲击、失步、超程、震荡等状况，必须在速度规划时设计符合要求的加减速控制规律来控制电机的加减速运动。
2、传统的运动控制系统中使用较多的有梯型、指数型、分段加减速算法等，然而，以上算法存在共同的缺点，无论是在系统启动时或是在运行过程中遇到尖角轨迹，加速度会存在突变，导致仪器设备产生冲击。因此不适合在高速、有高精度要求的场合下使用。
3、为了解决这一工程问题，一些研究提出了加加速的概念，7段s型加减速算法应运而生，目前在较高速、较高精度要求的运动控制系统中使用。虽然7段s形加减速算法能有平滑的加速度，但是它计算步骤繁琐、计算量较大，对微控制器的算力要求较高，对硬件的要求较高。目前在精度要求不高的场合应用较广泛的依然是t型加减速算法，但由于加速度存在突变，导致设备存在刚性冲击。
4、综上，现有技术存在无法同时兼顾速度规划性能和时间复杂度以及成本的问题。
技术实现
1、本专利技术提供一种基于贝塞尔插值的速度规划方法和装置，用以解决现有技术中无法同时兼顾速度规划性能和时间复杂度以及成本的缺陷，实现性能更好、时间复杂度更低、成本更低的速度规划。
2、本专利技术提供一种基于贝塞尔插值的速度规划方法，包括：
3、获取初始约束条件和当前加工路径点的速度状态信息；其中，所述初始约束条件包括初始速度、当前目标速度和最终速度，所述速度状态信息包括当前加速度值和当前速度值；
4、根据所述速度状态信息和所述初始约束条件得到当前总插补时间、当前总位移距离以及当前速度相位模式；
5、根据所述当前速度相位模式、所述当前总插补时间和所述当前总位移距离，利用预先构建的贝塞尔插值速度规划模型计算得到当前插补周期的速度规划方案；其中，所述贝塞尔插值速度规划模型是基于贝塞尔曲线的一般式和伯恩斯坦基底多项式，并引入时间比例缩放因子构建得到的，所述速度规划方案包括当前插补周期每个路径点的目标速度、目标位移和目标加速度。
6、根据本专利技术提供的一种基于贝塞尔插值的速度规划方法，在所述当前速度相位模式为加速模式的情况下，所述根据所述当前速度相位模式、所述当前总插补时间和所述当前总位移距离，利用预先构建的贝塞尔插值速度规划模型计算得到当前插补周期的速度规划方案，具体包括：
7、如果所述当前速度值未达到所述当前目标速度，则更新当前约束条件并根据所述贝塞尔插值速度规划模型计算时间缩放因子，根据所述时间缩放因子和所述贝塞尔插值速度规划模型插值计算当前插补周期的速度规划方案；
8、如果所述当前速度值达到所述当前目标速度，则将当前速度相位模式更新为匀速模式。
9、根据本专利技术提供的一种基于贝塞尔插值的速度规划方法，在所述当前速度相位模式为匀速模式的情况下，所述根据所述当前速度相位模式、所述当前总插补时间和所述当前总位移距离，利用预先构建的贝塞尔插值速度规划模型计算得到当前插补周期的速度规划方案，具体包括：
10、将当前加速度值更新为0且保持当前速度值，累计计算当前位移值；
11、如果所述当前位移值小于预设目标位移值，则更新当前约束条件并根据所述贝塞尔插值速度规划模型计算时间缩放因子，根据所述时间缩放因子和所述贝塞尔插值速度规划模型插值计算当前插补周期的速度规划方案；
12、如果所述当前位移值不小于预设目标位移值，则将当前速度相位模式更新为减速模式。
13、根据本专利技术提供的一种基于贝塞尔插值的速度规划方法，在所述当前速度相位模式为减速模式的情况下，所述根据所述当前速度相位模式、所述当前总插补时间和所述当前总位移距离，利用预先构建的贝塞尔插值速度规划模型计算得到当前插补周期的速度规划方案，具体包括：
14、如果时间缩放参数小于1，则更新当前约束条件并根据所述贝塞尔插值速度规划模型计算时间缩放因子，根据所述时间缩放因子和所述贝塞尔插值速度规划模型插值计算当前插补周期的速度规划方案；
15、如果所述时间缩放参数不小于1，则设置当前插补周期的速度规划方案为预设方案；
16、其中，所述时间缩放参数为时间比例缩放因子和时间参数的乘积。
17、根据本专利技术提供的一种基于贝塞尔插值的速度规划方法，所述如果所述当前速度值未达到所述当前目标速度，则更新当前约束条件并根据所述贝塞尔插值速度规划模型计算时间缩放因子，根据所述时间缩放因子和所述贝塞尔插值速度规划模型插值计算当前插补周期的速度规划方案，具体包括：
18、更新当前约束条件并根据所述贝塞尔插值速度规划模型计算时间缩放因子；
19、利用预先设置的斜坡减速条件，根据所述当前目标速度、初始速度和最终速度判断当前减速方式；在所述当前减速方式满足斜坡减速方式的情况下，将当前速度相位模式更新为减速模式；在所述当前减速方式不满足斜坡减速方式的情况下，根据所述时间缩放因子和所述贝塞尔插值速度规划模型插值计算当前插补周期的速度规划方案。
20、根据本专利技术提供的一种基于贝塞尔插值的速度规划方法，所述根据所述时间缩放因子和所述贝塞尔插值速度规划模型插值计算当前插补周期的速度规划方案，具体包括：
21、根据所述时间缩放因子和当前速度状态信息，利用所述贝塞尔插值速度规划模型插值计算当前插补周期每个路径点处的目标速度；
22、根据所述贝塞尔插值速度规划模型得到贝塞尔插值位移规划模型和贝塞尔插值加速度规划模型；
23、根据所述时间缩放因子和当前速度状态信息，利用所述贝塞尔插值位移规划模型和贝塞尔插值加速度规划模型插值计算当前插补周期每个路径点处的目标位移和目标加速度；
24、根据所述目标加速度、所述当前总插补时间和所述当前总位移距离调整所述时间缩放因子。
25、本专利技术还提供一种基于贝塞尔插值的速度规划装置，包括：
26、获取单元，用于获取初始约束条件和当前加工路径点的速度状态信息；其中，所述初始约束条件包括初始速度、当前目标速度和最终速度，所述速度状态信息包括当前加速度值和当前速度值；
27、计算单元，用于根据所述速度状态信息和所述初始约束条件得到当前总插补时间、当前总位移距离以及当前速度相位模式；
28、规划单元，用于根据所述当前速度相位模式、所述当前总插补时间和所述当前总位移距离，利用预先构建的贝塞尔插值速度规划模本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于贝塞尔插值的速度规划方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于贝塞尔插值的速度规划方法，其特征在于，在所述当前速度相位模式为加速模式的情况下，所述根据所述当前速度相位模式、所述当前总插补时间和所述当前总位移距离，利用预先构建的贝塞尔插值速度规划模型计算得到当前插补周期的速度规划方案，具体包括：
3.根据权利要求1所述的基于贝塞尔插值的速度规划方法，其特征在于，在所述当前速度相位模式为匀速模式的情况下，所述根据所述当前速度相位模式、所述当前总插补时间和所述当前总位移距离，利用预先构建的贝塞尔插值速度规划模型计算得到当前插补周期的速度规划方案，具体包括：
4.根据权利要求1所述的基于贝塞尔插值的速度规划方法，其特征在于，在所述当前速度相位模式为减速模式的情况下，所述根据所述当前速度相位模式、所述当前总插补时间和所述当前总位移距离，利用预先构建的贝塞尔插值速度规划模型计算得到当前插补周期的速度规划方案，具体包括：
5.根据权利要求2所述的基于贝塞尔插值的速度规划方法，其特征在于，所述如果所述当前速度值未达到所述当前
6.根据权利要求2-5任一项所述的基于贝塞尔插值的速度规划方法，其特征在于，所述根据所述时间缩放因子和所述贝塞尔插值速度规划模型插值计算当前插补周期的速度规划方案，具体包括：
7.一种基于贝塞尔插值的速度规划装置，其特征在于，包括：
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述基于贝塞尔插值的速度规划方法。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述基于贝塞尔插值的速度规划方法。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述基于贝塞尔插值的速度规划方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于贝塞尔插值的速度规划方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于贝塞尔插值的速度规划方法，其特征在于，在所述当前速度相位模式为加速模式的情况下，所述根据所述当前速度相位模式、所述当前总插补时间和所述当前总位移距离，利用预先构建的贝塞尔插值速度规划模型计算得到当前插补周期的速度规划方案，具体包括：
3.根据权利要求1所述的基于贝塞尔插值的速度规划方法，其特征在于，在所述当前速度相位模式为匀速模式的情况下，所述根据所述当前速度相位模式、所述当前总插补时间和所述当前总位移距离，利用预先构建的贝塞尔插值速度规划模型计算得到当前插补周期的速度规划方案，具体包括：
4.根据权利要求1所述的基于贝塞尔插值的速度规划方法，其特征在于，在所述当前速度相位模式为减速模式的情况下，所述根据所述当前速度相位模式、所述当前总插补时间和所述当前总位移距离，利用预先构建的贝塞尔插值速度规划模型计算得到当前插补周期的速度规划方案，具体包括：
5.根据权利要求2所述的基于贝塞尔插值的速度规划方法，其特征在于，所述如果所述当前速...
【专利技术属性】
技术研发人员：昝涛，孙志略，陈佳伟，高相胜，高鹏，刘智豪，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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