多轴控制系统研究：S速度曲线与插补算法实现

"这篇东北大学硕士学位论文探讨了多轴控制系统的相关知识，主要涉及轨迹规划、插补实现、S速度曲线算法以及多机通讯方法。作者孙一兰在导师柳洪义指导下，针对多轴控制系统的高性能、高精度需求进行了研究，并设计了一个基于上位机（工业控制机）和下位机（C8051 FO2X）的控制系统。该系统分为管理规划级、协调级和执行级三级结构。" 在第四章“规划与插补实现”中，提到了四种不同的轨迹规划方法： 1. **直线规划**：简单直接，但速度变化可能导致冲击。 2. **分段线性规划**：通过线性段连接，改善速度变化，但拐点处仍存在冲击。 3. **非连续规划**：虽然运行较平稳，但速度存在拐点，可能造成一定冲击。 4. **S速度曲线规划**：提供一条连续光滑的曲线，位置与时间成三次关系，确保运行速度的平滑连续。 S速度曲线规划算法是实现平滑运动的关键，如图4.9所示，给出了一个具体的例子，包括直线与圆弧轨迹规划的参数，如起点、终点、速度、加速度、jerk值等。算法的目的是确保在多轴运动中，速度变化平滑无冲击，提高运动的精确性和稳定性。 多轴控制系统的协调性对于实现复杂运动至关重要，协调级在管理规划级和执行级之间起着桥梁作用，负责数据传输、多轴运动同步及信号处理。执行级则负责实际的伺服运动，检测和反馈实际运动位置和信号。 此外，论文还研究了三次样条曲线插补方法，这种插补技术能够生成更平滑的运动路径，提高定位精度。改进的PID伺服算法优化了控制响应，提高了控制性能。多机通讯方法则确保了多轴间的协同工作。 论文中还利用VC++和Keil C软件进行开放式模块化编程，构建了相关程序和仿真模型，同时开发了用户友好的人机界面，使得控制系统易于操作且具有较高的性价比和扩展性。 关键词：控制系统、轨迹规划、插补、伺服控制、PID、通讯、C8051。这篇论文为多轴控制系统的理论研究和实际应用提供了深入的见解和实用的技术方案。