考虑时频特性的点对点高速低振动运动规划方法研究

摘要

为了提升进给系统在高速点对点运动中的加工效率和定位精度，针对系统在高速运动过程中易受到运动指令的频谱激励而产生的显著振动问题，提出了一种考虑时频特性的运动规划方法，实现高速低振动的运动指令生成。该方法构建了基于时间的5次B样条表达的运动指令，将运动指令的时频特性融入到运动指令规划中。在此基础上，利用短时傅里叶变换推导了加速度运动指令在不同时间段内频谱分量的解析表达式，并结合系统的共振频段构建了运动指令频谱分量约束方程。通过建立考虑振动抑制的时间最优运动指令规划模型，并结合运动学约束和加速度指令的时频谱分量约束，生成高速低振动的运动指令。数值仿真表明，所提出的方法能够显著降低诱发系统共振的频谱分量幅值，改善运动过程中的动态特性。柔性悬臂梁进给系统的实验结果表明，与S形及非对称S形速度规划方法相比，即使存在建模扰动因素下，所提方法仍可实现使系统振动降低50%以上，同时总定位时间缩短超过40%。

关键词

点对点运动指令 / 时频特性 / 短时傅里叶变换 / 振动抑制

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52405568); 安徽省科技创新攻坚计划重点资助项目(JZ2024AKKZ0614); 安徽省支持产业基础能力提升任务揭榜项目(JZ2023AFKJ0677)