一、交流伺服数控车床CNC系统结构与插补器设计（论文文献综述）
刘润时[1]（2014）在《快刀伺服车削刀具轨迹插补技术的研究》文中认为光学自由曲面元件能够实现特殊的光学特性，提高光学利用率，减少系统零件数量，缩减系统尺寸，已在民用、军事及航天等领域得到了广泛应用，并具有广阔的前景。然而，由于光学自由曲面的非回转对称微结构以及较高的表面质量要求，传统的切削加工方法无法满足加工的需要。快刀伺服（Fast Tool Servo,FST）超精密车削技术由于具备高频响应的快速刀架，加工中金刚石刀具能够在Z向完成快速精密进刀运动，从而能有效加工非回转对称微结构表面。本文重点对快刀伺服车削加工的刀具轨迹生成及插补技术进行研究，利用等残留高度法对刀具路径进行规划，提出了一种实时NURBS曲线插补的加减速控制方法。主要内容包括以下几个方面。根据快刀伺服车削加工的特点，采用周向等角度法离散刀触点。比较几种常用的刀具路径规划方法，说明等残留高度法的优势，并以典型自由曲面为例，利用该方法生成刀具轨迹。分析传统直线、圆弧插补方法在自由曲面加工中的不足，说明采用曲线插补的必要性。对插补的速度规划方法进行研究，在此基础上提出一种深入到加加速度层面的实时加减速控制方法，从而有效改善加工过程中的动态性能，保证加工质量。最后，对该方法进行了验证。本文所做的工作可以为进一步研究超精密车削加工自由曲面的方法提供帮助。
王国勋[2]（2013）在《基于STEP-NC的开放式数控系统若干关键技术研究》文中指出随着数控技术的快速发展,开放化、智能化、标准化、网络化、高速高精度已成为数控系统发展的主要趋势。然而,目前的数控系统仍然使用IS06983（G、M代码）作为NC编程的数据接口,这种编程接口不包含除刀具运动信息以外的任何其他信息,已成为阻碍制造系统信息集成的瓶颈,严重制约着数控系统乃至制造业的发展。为此,新的数控编程接口标准STEP-NC被提出,它是STEP标准向数控加工领域内的扩展,其核心思想是实现了产品信息描述的标准化与完整性。STEP-NC的出现,不但为实现智能化、柔性化和开放式的CNC系统奠定了基础,而且也为CNC系统与其它系统间的信息交流和共享提供了条件。随着STEP-NC的不断发展与完善,如何将STEP-NC标准应用在数控系统的开发中,以及如何实现STEP-NC相关技术,克服IS06983的缺点,满足先进数控系统的发展需求,仍然是目前数控加工领域内待解决的问题。本文基于STEP-NC数据模型,从开放式智能化数控系统体系结构入手,对STEP-NC数控系统相关关键技术展开了深入研究,并通过仿真、实验和综合分析对所研究的方法、技术进行了验证,为STEP-NC数控系统的构建提供了理论基础,为STEP-NC相关技术的实现提供了技术基础。全文的主要研究内容如下：（1）论述课题研究的背景及STEP-NC数控系统关键技术国内外发展现状,通过分析当前数控系统存在的问题,以及STEP-NC对数控技术乃至制造业的影响,指出研究新型的基于STEP-NC的开放式数控系统及其关键技术的必要性和前沿性。（2）针对STEP-NC数控系统的开放性问题,分别从硬件系统、软件系统、数据模型等三个方面进行解决。采用“PC+运动控制器”的嵌入式双CPU硬件体系结构来解决硬件系统的开放性问题；采用基于调度软件的分层体系结构,来解决软件系统的开放性问题,并简化数控系统的开发工作。采用STEP-NC数据模型来构建数控系统,从数据模型层面解决数控系统的开放性问题。（3）针对NURBS曲线直接插补中存在的进给速度波动问题,采用自适应修正插补算法对插补点的计算精度进行控制,并对插补过程进行了仿真,结果表明该算法在保证插补周期的前提下减小插补进给速度波动率,提高插补精度；针对NURBS直接插补进给速度规划过程中所存在的计算复杂、计算量大的问题,采用基于进给速度预处理曲线的进给速度规划方法,减小实时插补周期计算任务量,从而提高插补实时性,获得更加光滑的进给速度曲线。（4）针对复杂参数曲面五轴加工刀具路径规划过程中所存在的计算量大、加工效率低以及加工精度不一致等方面的问题,采用基于等照度线的刀具路径规划方法,一定程度上减小了计算量,提高了规划效率和精度。采用基于坐标变换的五轴加工刀具干涉检测方法,解决传统的距离检测法所存在的计算量大,效率低的问题,大大减少了检测过程中的计算量,提高了加工效率。（5）针对NURBS曲线曲面求值求导计算复杂,计算量大的问题,采用基于B样条基函数系数矩阵的NURBS快速递推算法,从而减小了NURBS的曲线插补算法和刀具路径规划算法中所涉及的NURBS大量求值求导计算量,提高了插补器的性能。（6）建立STEP-NC数控加工程序的可加工性评价体系,判断目标机床是否具备加工的条件。在此基础上,采用参数自适应协同粒子群优化算法对加工参数进行多目标优化,有利于发挥机床的最大性能,同时提高加工效率、降低加工成本。
郎平[3]（2013）在《基于嵌入式处理器的数控系统硬件设计与实现》文中认为随着科学技术和社会生产的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。在机械的制造业中，单件以及小批数目生产的零件占零件加工总量的80%左右，为了实现多品种、小批量产品零件的自动化生产，一种以嵌入式为基础的数控系统应运而生，并以惊人的速度向前发展，成为一种灵活的、能适应产品频繁改型的新型开放式数控系统。因此，开发新型嵌入式数控系统成为本课题研究的主要内容。本文首先介绍了数控系统的基本概念和分类，以及数控系统的国内外现状和发展趋势，对数控系统的工作原理进行了分析，其中包括数控系统的加工流程、数控插补原理、刀具补偿原理和进给速度控制原理，然后结合国内外现有的较成熟的数控方案和嵌入式技术，提出了一种基于MCU和CPLD构架的数控系统，给出了本数控系统的硬件框图，并详细介绍了数控系统的硬件设计，包括数控系统主板设计、数控接口板设计和数控液晶驱动板设计，并对部分电路原理和接口进行了详细分析说明。其中主板系统采用STM32F13ZET6作为主MCU处理器，为其配备了SRAM和FLASH的存储电路，并通过FSMC总线与控制CPLD相连，实现对两轴伺服电机、主轴变频器、手轮和主轴编码器以及其它辅助设备的协调控制，本系统的X轴精度0.5μm，Z轴精度1μm，切削速度56000mm/min。然后给出了一种基于FSMC总线的STM32和CPLD之间的通讯模式，自定了本系统专用的CPLD寄存器地址协议，实现了数据的高速传输，大大提高了本数控系统的实时性。接着阐述了主控CPLD的逻辑设计，给出了各个模块的核心设计思想和实现流程，对关键技术的解决方法进行了详细的说明。最后介绍了本数控系统的调试平台，经过反复地测试和数据比较，本数控系统的精度完全可以达到工业机械加工的精度要求，速率方面也能满足当前的机械加工效率，且稳定性较好。该数控系统在经过一年又两个月的研发调试，系统稳定性和可靠性不断地改善，系统运行设置不断地优化，界面操作的人性化程度不断地提高。该构架的数控系统与以前的基于PC机的数控系统相比具有很高的性价比。如果该数控系统得以大范围推广，将产生可观的社会效益，为我国机械加工业做出贡献。
冯健[4]（2012）在《基于ARM的嵌入式数控系统硬件平台设计》文中研究说明数控机床种类繁多,不同的数控机床对数控系统有不同的需求。目前广泛用于数控车、铣、加工中心的数控系统，无法适应市场对成本和功能多样性的需求。特别是钣金加工、纺织等行业的核心数控系统，对运动控制精度要求较低，对工艺的要求高，数控系统仍然依赖进口，严重的制约了这些行业的发展。本文针对上述行业的需求，研究开发了一种基于ARM+FPGA的嵌入式数控系统硬件平台。本文的主要工作如下：在研究国内外常用的高档、中低档数控系统硬件结构的基础上提出基于ARM+FPGA的嵌入式数控系统硬件平台方案。充分利用ARM、FPGA低功耗的特点，选用低功耗的外围器件，设计了低功耗的硬件系统以及系统保护的电路。研究了数控系统的各种专用控制接口，在FPGA中使用VHDL语言实现了相应的接口控制逻辑，设计了ARM访问这些外接接口的体系结构和协议，并利用FPGA并行计算的特点提升ARM控制这些接口的效率。针对ARM处理器浮点运算方面的不足，在FPGA中设计了基于三次B样条插补算法的硬件插补器，减轻ARM处理器的负载，提升系统的实时性和插补精度。基于上述研究成果，完成了嵌入式数控系统硬件平台的PCB设计和集成，搭建了硬件的测试平台，对硬件的稳定性和可靠性进行了测试分析，研制的硬件平台在浙江西陵台钻的三轴数控台钻和武汉科普数控设备有限公司的三轴玻璃磨花机中得到了应用验证。
解明君[5]（2011）在《开源数控系统的研究与开发》文中认为随着数控技术不断的发展,传统的数控系统已不适应当今世界制造业市场的巨大变化和激烈竞争,不能满足制造业向着敏捷模式、信息集成模式的发展需要。开发性能稳定、成本低廉、开放性好的新型数控系统,已经成为世界各国数控系统的发展趋势。本文综合分析了开放式数控系统的结构、国内外研究现状和发展趋势,选择美国OMAC项目的开源数控系统EMC作为开发的基础。EMC数控系统主要由任务规划模块、运动控制模块、I/O控制模块和人机交互界面四大模块组成。本文应用.NET技术基于EMC数控系统开发CNCAPI系统,该系统采用跨语言的COM结构,用于实现数控的核心功能。应用C#语言开发人机交互界面,在该程序下加载CNCAPI系统,实现了人机交互功能和数控功能的完美结合。开发了新型的刀具半径补偿算法,该算法融合了B型、C型刀具半径补偿算法的优点,运用矢量的数学思想表示加工程序段,根据程序段间的转角和线型来确定转接算法。本文开发的插补算法采用时间分割的思想,该插补算法分为粗插补和精插补两个部分完成。在粗插补阶段引入了高阶速度控制算法,该算法能完成对机床速度突变时的加减速控制,处理了机床运动中的震动现象。在精插补阶段,采用三次样条曲线来拟合粗插补点,对拟合出的样条曲线精插补,精插补点再输出到位置控制部分,实现对机床的运行轨迹的精确控制。本文开发的插补算法和刀具半径补偿算法有效的提高了系统的性能与效率,满足当今世界数控系统向着高精度、高效率、柔性智能化的方向发展。
王海峰[6]（2011）在《精雕机的开放式数控系统研究》文中研究表明数控技术是现代制造业发展的基础,拥有高水平的数控技术是一个国家工业化发达的标志,也是一个国家综合国力的象征。跟踪和发展当今世界先进的数控技术及思想,更是一个国家实现工业化的必经之路。当前,随着以计算机为基础的信息技术的进步,能够描述复杂几何模型和制造规划信息的数学模型得到了充分应用,使得传统的制造业得到了革命性的进展,同时也使传统数控技术无法满足当今工业发展的需求。因此发展适合现代制造业的现代数控技术变得尤为重要,开放式数控系统正是在这样的背景之下发展起来的。本文利用“PC+通用接口板”的开放式数控体系结构,遵循重用性、移植性、扩展性和互操作性原则对雕刻机进行开放式改造研究。系统整体目标是双数控系统的实现,即新数控系统平台的搭建和原数控系统的保留。新数控系统的研究是重点内容,包括硬件平台搭建、软件框架搭建和功能的实现、验证等。首先,叙述了国内外对开放式数控体系的研究概况,并对“PC+通用接口板”模式的开放式数控结构体系做了重点分析,系统研究了这种数控模式的技术分支。其次,根据开放式数控系统的设计原则和本系统的改造目标,完成了系统的整体改造方案设计和硬件平台设计,完成了基于MODBUS,总线的主轴控制系统设计。再次,介绍了数控软件的结构和功能,完成了系统软件开发工具的选择和数控软件的模块化设计,重点分析了数控软件中的几个模块功能实现的方法。然后,深入分析现有的基于“PC+运动控制器”的双CPU平台的NURBS曲线插补方法,选择了适合本系统的插补算法,并提到了基于最小偏差法的NURBS曲线直接插补算法。最后,是实验部分,实验内容包括硬件调试、原系统功能检查、新系统功能测试等。文章最后,做了全文的总结,提出了系统平台进一步开发所需要的工作内容。
叶伟[7]（2010）在《数控系统纳米插补及控制研究》文中研究说明为适应数控机床加工精度不断提高的发展趋势,基于FANUC系统纳米插补控制的内涵,对数控系统的纳米插补控制进行了一系列研究,提出了简单实用的、实现数控机床纳米插补控制功能的完整方法,并将这一概念和方法引入自主开发的数控系统当中。首先针对纳米轮廓和纳米高精度插补控制功能,对连续小线段加工程序的纳米插补进行了研究。以离散的方法建立了一种全新的插补算法,该算法以级数求和推导了S型加减速控制模型,并以小线段夹角为参变量控制拐点通过速度建立了小线段速度衔接模型,在此基础上,算法将插补过程分解为插补预处理及插补点计算两个步骤,预处理中对小线段进行速度规划并设计了线段间速度的递推处理方法,插补点仅需根据当前速度及线段方向向量即可求出；在连续小线段高速插补中,由于插补离散特征造成线段终点与最后插补点不能自然重合,对此现象所带来的问题进行了讨论,提出了一种新的处理方法,在确保没有速度冲击的前提下,允许插补点不通过线段的终点,从而简化了算法；提出一种插补算法模型,将加工轨迹抽象为运动距离和运动特征,在此基础上形成了一种具有跨段处理能力的插补算法,并以此解决了具有纳米逼近精度的连续小线段加工程序的高速插补问题。从NURBS曲线实时插补的概念入手,采用对节点矢量分割的曲线段、插补点与曲线段终点间曲线以及插补点间曲线进行圆弧近似的方法,结合前面得出的离散条件下S型加减速模型,实现了NURBS曲线纳米插补的S型加减速控制；对于纳米平滑功能,在连续小线段的反推算法中,令权重均为1,使得到的NURBS曲线退化为为非均匀B样条,从而简化了算法；提出一种NURBS曲线的纳米离散插补算法,仅根据弦高误差将NURBS曲线离散为具有纳米逼近精度的连续小线段,同时,调用前述跨段插补算法完成插补,使得NURBS曲线直接插补的速度控制得到简化。基于A、C轴双转台结构的五轴机床,采用欧拉角的方法,推导了通用的坐标变换算法；采用在工件坐标系下进行插补,再对插补点逐点进行坐标变换的方法,实现了五轴联动的RTCP （Rotate Tool Center Point）控制功能,并对五轴加工中直线轴进给速度与旋转轴进给速度之间的相互影响进行了分析,提出了进给速度限制的相关算法。最后,开发了基于嵌入式工业PC+运动控制卡结构的开放式数控系统平台,并在自主研发的运动控制卡中采用了模糊自整定的前馈控制算法,提高了系统的控制精度和动态响应能力；通过PC编程实现了上述各种算法,通过对加工程序数据点情况、插补数据点位置、速度、加速度等特征的分析,以及在数控系统平台上的运行实验,验证了各种算法的实用性与效果。
任参[8]（2010）在《数控系统软件安全与插补算法研究》文中进行了进一步梳理近年来,数控系统（又称CNC系统）已愈发引起人们的关注。数控系统的功能强弱和性能优劣直接影响着数控设备的加工质量,从而对我国制造业的发展有着至关重要的影响。作为先进制造领域的核心技术,针对数控系统软件安全方面的研究,对国家的知识产权以及财产安全保护有着重要意义。对数控系统插补算法的研究有效提高了系统的性能和效率,从而进一步满足了高速高精加工的需求。本文基于课题项目,对数控系统软件安全、插补算法、速度生成算法与五轴联动线性插补技术进行了深入探讨与研究。针对数控系统软件安全,本文提出并实现了一种软件安全保护体系,并提出了两种软件安全模型,其中一种是用对称加密、不对称加密和哈希函数的组合实现的签名方案,另一种是通过Shamir门限、哈希函数、拉格朗日插值法等实现的签密方案。通过安全性分析和抗攻击分析,可证明所设计体系能够有效满足保护数控系统软件安全的需要。其中签密方案已在所设计数控系统上实现。同时,文章提出了一种基于网络传输的安全方案,该方案在签密和解签密过程均可并行处理,允许使用所有适合的加密和签名算法,对所使用算法只需要很低的安全性要求,且大幅度减少了数据冗余。故,尤其在长消息签密中,方案能够更好的满足应用需求。由于对加工效率的要求会加速加工过程,从而一定程度上影响了运动精确度,故数控系统设计的一个重要问题便是如何在运行精确度和加工效率中寻找到一个平衡点。大量研究集中于这一领域,其中最重要的就是插补算法和速度生成算法的设计,以及它们之间的关系和相互配合。基于同时提高数控系统加工精确度和保证工作效率的考虑,提出了五次参数样条曲线插补和最优前瞻性速度生成算法。所提出的插补方法采用五次样条和四次曲线多项式微分法近似求取导数,能够更好的满足精确加工的需要。所提出的速度生成算法减轻了常用S型加减速控制算法的缺陷,并通过前瞻性算法和线段衔接大大减少了运行时间。最后,提出并实现了数控系统的五轴联动插补设计。所设计五轴联动方案充分解决了各轴协调联动的问题,避免了冲击和失调。实验与仿真结果充分证明了算法的有效性和效率,且所有方案已用于实际数控系统设计过程。
孙海洋[9]（2008）在《NURBS曲线刀具路径实时插补技术研究》文中研究说明NURBS方法以其优良的性质在CAD/CAM中得到了广泛应用,并在STEP标准中被指定为描述工业产品几何形状的唯一数学工具。在数控加工领域中,研究NURBS曲线刀具路径实时插补技术,不仅能够为现有数控系统提供扩展功能,而且还可为下一代数控系统STEP-NC的开发提供核心技术支持。以此为背景,本文开展了数控系统NURBS刀具路径实时插补技术研究,主要完成了以下几个方面的工作：（1）研究了NURBS曲线快速求值求导计算方法。NURBS曲线插补通常需要同时计算曲线值和多阶导数值,此时传统de Boor算法综合效率较低,不利于实时计算。本文通过定义向量扩展运算方法,给出了B样条基函数快速求值算法,并实现了NURBS曲线快速求值求导计算。实例计算表明,该算法可提高NURBS曲线实时插补任务的计算效率,增强插补器实时性,提高曲线插补精度。（2）研究了NURBS曲线插补进给速度精确控制方法。从进给速度波动产生原理分析入手,指出NURBS曲线实时插补时下一插补点的计算应以逼近插补段弦长为条件,而非弧长。以此为基础,提出了NURBS曲线插补进给速度精确控制方法。该方法采用主动控制方式,在计算量不增加或增加不大的情况下,可显着减小实时插补进给速度的波动率。（3）研究了NURBS曲线实时插补进给速度极限分析方法。NURBS曲线实时插补进给速度极值受到了机床进给系统动力学特征和曲线几何特征的限制。通过建立直角坐标系数控机床进给系统的机电混合模型,给出了机床进给系统动力学约束条件下的速度极值解析曲线,即VLC曲线。同时还指出,当VLC曲线的最大弦高误差估计值满足NURBS曲线插补精度要求时,可不必再考虑插补弦高误差约束条件。这一结论有助于简化进给速度规划约束条件,并可为NURBS曲线实时插补进给速度规划方法研究提供理论分析依据。（4）研究了直角坐标系下时间最短的NURBS曲线插补进给速度优化规划方法。该方法扬弃了传统的进给速度加减速段规划手段,采用最优控制思想,在机床进给系统动力学约束条件下,给出了时间最短的进给速度优化规划。所规划的优化进给速度曲线与NURBS曲线在其参数定义域内一一对应。这种基于全局信息的进给速度优化规划方法,可以为NURBS刀具路径实时插补提供时间最短的优化进给速度曲线。（5）提出了一种基于进给速度引导曲线的NURBS曲线实时插补器结构设计及实现方法。该插补器采用具有高阶平滑特性的进给速度引导曲线,实现了实时插补进给速度规划。以此为基础,给出了基于进给速度引导的数控系统软硬件具体设计方法。试验表明：进给速度引导曲线能够很好地继承进给速度优化规划结果,使插补器可以在较短的周期内（200μs）完成NURBS曲线实时插补计算任务。通过以上五个方面问题的研究,解决了NURBS曲线实时插补中的快速计算、进给速度波动抑制、进给速度极值曲线分析、进给速度优化规划以及实时NURBS插补器设计等问题。试验结果表明了本文方法的有效性,为NURBS曲线刀具路径实时插补提供了较为完整的解决方案。
徐荣珍[10]（2007）在《面向高速加工的NURBS曲线插补及直线电机鲁棒控制技术研究》文中指出数控技术是现代制造业中的关键技术，集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度和高效率等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。数控加工向高速方向发展要求数控系统具有优良的数据通讯模式、先进的插补和伺服控制算法、快速的译码及刀补计算模块等，其中插补和伺服控制是数控加工中的核心功能模块，其性能好坏将直接影响加工精度和加工效率，研究适合高速加工特点的插补和控制算法，对于提高高速加工数控系统的性能具有十分重要的意义。本文在分析国内外数控技术发展现状和趋势的基础上，对高速数控加工中的NURBS曲线直接插补技术及直线电机鲁棒控制技术进行了深入研究，主要包括以下内容：1.考虑进给速度和插补精度的关系，并结合柔性加减速机制，提出一种加速度和加加速度约束的平滑自适应NURBS（Non-uniform RationalB-spline）曲线插补算法。算法采用2阶Taylor展开式进行下一插补点的迭代计算，根据插补精度要求自适应调整进给速度，并在调整过程中采用加速度与加加速度约束的S型加减速曲线对进给速度重新规划，得到平滑的速度过渡曲线。算法保证了稳定而高速的进给速度，合理的误差范围和平滑无冲击的进给过程，有利于提高加工效率和加工质量。2.进给速度和进给加速度是数控加工的重要加工参数，设置不当则会影响加工效率或对机床使用寿命产生影响。本文从机床加减速能力和插补精度方面考虑，分析高速加工中进给运动应满足的约束条件。将进给运动分解到各运动轴，根据机床进给轴的力学（电机驱动力／力矩、进给系统所受的惯性力及切削力）模型，推导了多轴联动加工时进给速度、加速度与各进给轴驱动能力以及加工路径几何特性之间的约束关系，使得加工过程中机床各运动轴的加减速始终处于其加工能力范围内。3.对基于“最差状态点”进行加工的方法加以改进，提出满足插补精度和机床加减速双重约束的分段恒定速度自适应插补算法。算法根据加工路径的曲线信息、机床加工能力及加工要求确定“最差状态点”，并结合自适应插补思想，采用分段高速加工，根据进给约束模型得到不同恒定速度加工段及速度过渡段，并将这些信息存储在一个五元的自适应Lookup链表中，插补过程中通过查找该链表确定进给参数。与“最差状态点”加工方法相比，该算法能够在保证加工精度并满足机床加减速能力的前提下，充分利用机床的加工能力，缩短加工时间，提高加工效率。4．直线电机是高速加工数控设备的发展趋势之一。由于直线电机的零传动特性，系统参数（动子质量、粘滞摩擦系数等）变化及外部干扰都将直接影响伺服系统的性能。本文针对直线电机伺服控制的特点，将二自由度控制思想与H∞控制算法相结合，提出了一种“MMC（模型匹配控制）+H∞+MFC（模型跟踪控制）”的复合控制器结构，对输入和输出分别设计控制器，一方面保证系统对指令的准确跟踪能力，另一方面保证系统对这些不确定性干扰因素的鲁棒性。在上述研究的基础上，以实验室现有的直线电机和工控机为平台构建两轴联动原型系统，对提出的NURBS曲线插补算法及直线电机控制算法进行了实验测试。结果表明，本文设计的插补算法能够保证高速进给，满足插补精度要求，并且电机运行过程平稳无冲击，轮廓精度高。另外，电机控制算法的阶跃响应实验表明，该控制器对系统参数变化具有较强的鲁棒性，验证了该算法的可行性和优良的控制性能。
二、交流伺服数控车床CNC系统结构与插补器设计（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、交流伺服数控车床CNC系统结构与插补器设计（论文提纲范文）
（1）快刀伺服车削刀具轨迹插补技术的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究的目的和意义 |
| 1.3 国内外的研究现状及分析 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.3.3 国内外文献综述的简析 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第2章 刀具轨迹生成方法 |
| 2.1 快刀伺服机床组成 |
| 2.2 机床加工原理 |
| 2.3 刀具轨迹生成方法分析 |
| 2.4 走刀方式的选择 |
| 2.5 刀触点周向的等角度离散 |
| 2.6 等残留高度刀具轨迹规划方法 |
| 2.7 刀具轨迹生成算法总结 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 曲线插补算法与速度规划 |
| 3.1 传统插补方法在快刀伺服加工中的不足 |
| 3.2 参数曲线插补技术 |
| 3.2.1 Bezier 曲线 |
| 3.2.2 B 样条曲线 |
| 3.2.3 NURBS 曲线 |
| 3.3 进给速度规划 |
| 3.3.1 进给速度规划的分类 |
| 3.3.2 S 型速度规划 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 自适应插补器的实现 |
| 4.1 参数曲线插补器 |
| 4.2 NURBS 曲线插补器原理 |
| 4.3 NURBS 曲线插补器原理 |
| 4.4 NURBS 曲线插补器的设计 |
| 4.4.1 插补器结构 |
| 4.4.2 弓高误差 |
| 4.4.3 进给速度自适应调整 |
| 4.4.4 实时加速度控制 |
| 4.5 NURBS 插补器的完整计算过程 |
| 4.6 算例 |
| 4.6.1 NURBS 曲线 |
| 4.6.2 仿真结果分析 |
| 4.7 NURBS 插补界面 |
| 4.8 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（2）基于STEP-NC的开放式数控系统若干关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.1.1 当前CNC存在的问题 |
| 1.1.2 STEP-NC相对旧标准的改进 |
| 1.2 相关技术国内外研究现状 |
| 1.2.1 STEP-NC标准研究概况 |
| 1.2.2 数控系统体系结构研究概况 |
| 1.2.3 复杂曲线曲面直接插补技术研究概况 |
| 1.2.4 五轴加工刀具路径规划技术国内外研究概况 |
| 1.2.5 加工参数多目标优化技术研究概况 |
| 1.3 论文研究的目的及意义 |
| 1.4 论文结构框架及主要内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 基于STEP-NC的开放式数控系统体系结构的研究 |
| 2.1 STEP-NC标准 |
| 2.1.1 STEP-NC标准简介 |
| 2.1.2 采用STEP-NC标准对数控加工技术的影响 |
| 2.2 开放式数控系统的定义及分类 |
| 2.2.1 开放式数控系统的定义 |
| 2.2.2 开放式数控系统的类型 |
| 2.3 STEP-NC数控系统开放性分析 |
| 2.3.1 开放式数控系统需求分析 |
| 2.3.2 STEP-NC的开放性优点 |
| 2.4 基于调度软件的STEP-NC开放式数控系统的构建 |
| 2.4.1 基于STEP-NC的数控系统的功能结构 |
| 2.4.2 基于调度软件模块的STEP-NC开放式数控系统体系结构 |
| 2.5 基于调度软件的STEP-NC开放式数控系统硬件结构 |
| 2.5.1 PMAC卡介绍 |
| 2.5.2 系统硬件体系结构 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 NURBS曲线实时直接插补技术研究 |
| 3.1 当前自由曲线曲面插补技术及存在的问题 |
| 3.2 NURBS直接插补技术及其优点 |
| 3.3 支持NURBS功能的STEP-NC数控系统 |
| 3.4 NURBS曲线插补原理 |
| 3.4.1 NURBS曲线的定义和性质 |
| 3.4.2 NURBS曲线在数控加工中的应用 |
| 3.5 NURBS直接插补算法研究 |
| 3.5.1 进给速度波动问题 |
| 3.5.2 NURBS实时插补算法实现 |
| 3.5.3 基于自适应修正法的速度波动率的控制方法 |
| 3.6 实时插补进给速度规划算法研究 |
| 3.6.1 NURBS曲线几何特性对进给速度的影响 |
| 3.6.2 基于进给速度预处理曲线的进给速度规划算法 |
| 3.7 仿真验证 |
| 3.7.1 基于自适应修正插补算法的仿真验证 |
| 3.7.2 基于进给速度预处理曲线的进给速度规划算法仿真验证 |
| 3.7.3 仿真验证结论 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 NURBS求值求导快速算法研究 |
| 4.1 NURBS插补计算问题分析 |
| 4.2 NURBS的理论基础 |
| 4.2.1 B样条基函数的定义及性质 |
| 4.2.2 B样条基函数的导数 |
| 4.2.3 B样条曲线的定义及性质 |
| 4.3 基于系数矩阵的B样条基函数快速递推算法研究 |
| 4.3.1 B样条基函数的系数矩阵的推导 |
| 4.3.2 B样条基函数的系数矩阵快速递推算法 |
| 4.3.3 B样条基函数系数矩阵的递推计算过程 |
| 4.3.4 采用基于系数矩阵的B样条基函数快速递推算法优点 |
| 4.4 仿真验证 |
| 4.4.1 基于系数矩阵的B样条基函数快速递推算法计算效率实验 |
| 4.4.2 算法实例与仿真分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 五轴加工刀具路径规划技术研究 |
| 5.1 基于STEP-NC的刀具路径规划的优点 |
| 5.2 STEP-NC与NURBS曲面 |
| 5.2.1 NURBS曲面定义 |
| 5.2.2 STEP-NC中NURBS曲面的定义 |
| 5.2.3 STEP-NC中铣削数据模型的定义 |
| 5.3 刀具路径规划技术研究 |
| 5.3.1 常用方法分析 |
| 5.3.2 曲面等照度线划分 |
| 5.3.3 刀具路径计算方法 |
| 5.4 刀具干涉检测及姿态调整 |
| 5.4.1 曲面的划分 |
| 5.4.2 五轴加工刀具干涉检测 |
| 5.4.3 干涉的避免 |
| 5.4.4 刀具干涉实例仿真 |
| 5.5 基于STEP-NC的五轴加工刀具路径规划仿真与实验验证 |
| 5.5.1 STEP-NC数据模型在五轴加工中应用仿真 |
| 5.5.2 刀具路径规划的应用实验 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 基于STEP-NC的加工参数多目标优化技术研究 |
| 6.1 STEP-NC程序可加工性评价 |
| 6.1.1 零件可加工性评价方法 |
| 6.2 基于参数自适应协同粒子群算法的加工参数多目标优化 |
| 6.2.1 粒子群算法简介 |
| 6.2.2 粒子群算法参数对优化结果的影响 |
| 6.2.3 基于参数自适应协同粒子群优化算法研究 |
| 6.2.4 加工参数优化模型的建立 |
| 6.2.5 基于WCVPSO算法的加工参数多目标优化方法实现 |
| 6.3 仿真验证 |
| 6.3.1 STEP-NC程序可加工性评价方法仿真验证 |
| 6.3.2 基于WCVPSO的优化算法仿真验证 |
| 6.4 基于WCVPSO的多目标优化算法实验验证 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| 作者简介 |
（3）基于嵌入式处理器的数控系统硬件设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 数控机床概述 |
| 1.1.1 机床数字控制的基本概念 |
| 1.1.2 数控机床的组成 |
| 1.2 数控机床的分类 |
| 1.3 数控机床的发展现状与趋势 |
| 1.3.1 国外数控系统的发展现状 |
| 1.3.2 国内数控系统的现状 |
| 1.3.3 数控系统的发展趋势 |
| 1.4 课题的技术指标和论文结构安排 |
| 1.4.1 课题的技术指标 |
| 1.4.2 论文结构安排 |
| 第2章 数控系统加工控制原理 |
| 2.1 数控装置的加工流程 |
| 2.2 插补原理 |
| 2.3 刀具补偿原理 |
| 2.4 进给速度控制原理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 数控系统硬件设计 |
| 3.1 数控主板设计 |
| 3.1.1 STM32 核心电路设计 |
| 3.1.2 控制 CPLD 电路设计 |
| 3.1.3 JTAG/SW 调试接口电路设计 |
| 3.1.4 SRAM 和 FLASH 存储模块电路设计 |
| 3.1.5 USB（CH376）扩展模块电路设计 |
| 3.1.6 SD 卡接口电路设计 |
| 3.1.7 USART 串口电路设计 |
| 3.2 数控接口板设计 |
| 3.2.1 主轴变频器控制电路设计 |
| 3.2.2 伺服接口电路设计 |
| 3.2.3 手轮接口电路设计 |
| 3.2.4 主轴编码器接口电路设计 |
| 3.3 数控液晶驱动板设计 |
| 3.3.1 液晶驱动 CPLD 电路设计 |
| 3.3.2 电源电路设计 |
| 3.3.3 图像缓存 SRAM 电路设计 |
| 3.3.4 液晶接口电路设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 STM32 和 CPLD 的通讯协议 |
| 4.1 静态存储器控制器 FSMC 简介 |
| 4.1.1 FSMC 机制 |
| 4.1.2 FSMC 内部结构 |
| 4.1.3 FSMC 映射地址空间 |
| 4.2 STM32 和 CPLD 的 FSMC 接口 |
| 4.2.1 STM32 的 FSMC 配置 |
| 4.2.2 时序计算 |
| 4.2.3 硬件连接 |
| 4.3 CPLD 的 FSMC 实现和协议寄存器地址 |
| 4.3.1 CPLD 的 FSMC 控制器 Verilog 实现 |
| 4.3.2 CPLD 的寄存器地址协议 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 控制 CPLD 的逻辑设计 |
| 5.1 EPM1270T144C5 简介 |
| 5.2 伺服控制脉冲模块 |
| 5.3 手轮信号计数模块 |
| 5.4 主轴变频器控制模块 |
| 5.5 主轴编码器计数模块 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 数控系统硬件调试与运行 |
| 6.1 硬件实验条件 |
| 6.1.1 数控机械 |
| 6.1.2 数控系统硬件平台 |
| 6.2 数控系统调试与运行 |
| 6.2.1 系统接线 |
| 6.2.2 数控机床系统调试 |
| 6.2.3 数控系统精度测试 |
| 6.2.4 数控系统稳定性测试 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（4）基于ARM的嵌入式数控系统硬件平台设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源与研究意义 |
| 1.2 国内外数控系统硬件结构研究现状 |
| 1.3 国内外嵌入式数控系统研究现状 |
| 1.4 本文的主要工作 |
| 2 嵌入式数控系统硬件平台总体方案设计 |
| 2.1 数控系统体系结构分析 |
| 2.2 嵌入式数控系统硬件平台总体方案 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 基于 ARM 处理器的嵌入式数控系统硬件设计 |
| 3.1 ARM 运行的最小系统 |
| 3.2 ARM 的外设接口设计 |
| 3.3 FPGA 外围电路设计 |
| 3.4 嵌入式数控系统平台的硬件实现 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 FPGA 系统固件程序设计 |
| 4.1 FPGA 程序总体设计方案 |
| 4.2 硬件插补器模块设计 |
| 4.3 ARM 通信接口模块设计 |
| 4.4 功能模块设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 嵌入式数控系统硬件平台测试和应用 |
| 5.1 基于 ARM 的嵌入式数控系统实验平台搭建 |
| 5.2 基于 ARM 的嵌入式数控系统硬件平台功能测试 |
| 5.3 基于 ARM 的嵌入式数控系统硬件平台稳定性测试 |
| 5.4 嵌入式数控系统平台应用 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结和展望 |
| 6.1 本文总结 |
| 6.2 本文总结 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读硕士学位期间发表的论文 |
（5）开源数控系统的研究与开发（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究意义 |
| 1.2 开放式数控系统概述 |
| 1.2.1 开放数控系统研究概述 |
| 1.2.2 开放式数控系统的特点 |
| 1.2.3 开放式数控系统结构 |
| 1.3 开源代码EMC2研究现状 |
| 1.3.1 开源代码国外发展现状 |
| 1.3.2 开源代码国内发展现状 |
| 1.4 课题研究内容 |
| 第二章 开源数控系统的软件开发与分析 |
| 2.1 数控系统开发平台搭建 |
| 2.1.1 Windows 7操作系统 |
| 2.1.2 .NET开发平台 |
| 2.1.3 C#和C++语言的联合应用 |
| 2.2 系统的软件整体结构设计 |
| 2.3 关键模块的结构与功能 |
| 2.3.1 GUI模块 |
| 2.3.2 任务规划模块EMCTASK |
| 2.3.3 I/O控制模块&运动控制模块 |
| 2.3.4 HAL硬件抽象层 |
| 2.4 实时功能的实现 |
| 本章小结 |
| 第三章 操作系统图像界面的开发 |
| 3.1 界面设计 |
| 3.1.1 标签栏 |
| 3.1.2 菜单栏 |
| 3.1.3 机床坐标显示区 |
| 3.1.4 日志窗口区 |
| 3.2 界面功能的实现 |
| 3.2.1 图形显示的实现 |
| 3.2.2 图形的坐标变换 |
| 本章小结 |
| 第四章 数控系统关键技术的研究 |
| 4.1 刀具半径补偿补算法 |
| 4.1.1 常见的刀具半径补偿算法 |
| 4.1.2 新型刀具半径补偿算法 |
| 4.1.3 软件实现 |
| 4.2 插补算法 |
| 4.2.1 插补原理及种类 |
| 4.2.2 三次样条曲线插补算法 |
| 4.2.3 高阶前瞻算法 |
| 4.2.4 插补器设计与实现 |
| 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A EMC2目录结构 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（6）精雕机的开放式数控系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 课题研究的背景 |
| 1.3 开放式数控系统 |
| 1.3.1 开放式数控系统的特点 |
| 1.3.2 开放式数控系统的发展及现状 |
| 1.4 论文研究目标和内容 |
| 第2章 开放式数控系统平台总体设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 系统平台总体改造方案设计 |
| 2.2.1 JDPMS G原型机介绍 |
| 2.2.2 系统设计目标和设计原则 |
| 2.2.3 开放式数控系统参考模型 |
| 2.2.4 系统改造方案 |
| 2.3 系统硬件的设计 |
| 2.3.1 接口卡的选择 |
| 2.3.2 转接板的设计 |
| 2.3.3 信号转换卡的设计 |
| 2.4 主轴变速系统的设计 |
| 2.4.1 MODBUS总线及协议 |
| 2.4.2 MODBUS串行传输模式 |
| 2.4.3 主轴调速系统软件设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 系统软件的总体设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 系统软件功能分析 |
| 3.2.1 系统软件概述 |
| 3.2.2 系统软件模块化设计 |
| 3.3 数控系统软件开发平台设计 |
| 3.3.1 操作系统和开发工具的选择 |
| 3.3.2 接口板API函数 |
| 3.4 系统主要功能模块实现 |
| 3.4.1 数据接口模块的实现 |
| 3.4.2 操作界面模块的实现 |
| 3.4.3 仿真模块的实现 |
| 3.4.4 加工控制模块加工流程 |
| 3.5 系统方案开放性程度分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 NURBS曲线实时插补 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 NURBS现有插补算法分析 |
| 4.2.1 NURBS曲线定义 |
| 4.2.2 NURBS曲线粗插补 |
| 4.2.3 NURBS曲线精插补 |
| 4.3 最小偏差算法的NURBS曲线直接插补 |
| 4.3.1 NURBS最小偏差法的分析 |
| 4.3.2 NURBS最小偏差算法 |
| 4.4 NURBS曲线插补器设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 实验验证 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 系统硬件调试实验 |
| 5.2.1 信号电平转换实验 |
| 5.2.2. 主轴控制实验 |
| 5.3 原数控系统功能测试 |
| 5.4 新数控系统功能测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
| 附录 |
（7）数控系统纳米插补及控制研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 纳米插补控制的基本内涵 |
| 1.2 课题研究目标与内容 |
| 1.3 研究采取的技术路线及工作安排 |
| 2 连续小线段纳米插补算法 |
| 2.1 连续小线段纳米插补的含义 |
| 2.2 基于离散方法的连续小线段插补算法 |
| 2.2.1 离散S型加减速算法模型 |
| 2.2.2 连续小线段的速度衔接模型 |
| 2.2.3 插补算法的实现 |
| 2.3 离散算法的拐点问题研究 |
| 2.3.1 拐点问题的解决方案 |
| 2.3.2 拐点轮廓误差分析 |
| 2.4 具有跨段处理能力的连续小线段插补算法 |
| 2.4.1 轨迹运动模型的建立 |
| 2.4.2 连续小线段运动轨迹的曲率限制条件 |
| 2.4.3 跨段插补算法的实现 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 NURBS曲线的纳米插补算法 |
| 3.1 NURBS曲线实时插补的概念 |
| 3.1.1 NURBS曲线的定义 |
| 3.1.2 NURBS曲线的数控代码定义 |
| 3.2 NURBS曲线直接插补算法 |
| 3.2.1 NURBS曲线轨迹点计算 |
| 3.2.2 NURBS曲线直接插补的速度控制 |
| 3.2.3 NURBS曲线的拟合算法 |
| 3.3 NURBS曲线纳米离散插补算法 |
| 3.3.1 NURBS曲线的纳米离散 |
| 3.3.2 NURBS曲线纳米离散插补的算法结构 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 插补算法的五轴联动功能及实现 |
| 4.1 五轴联动加工的实现方法 |
| 4.1.1 五轴联动加工的需求产生 |
| 4.1.2 轴机床结构 |
| 4.1.3 五轴加工编程 |
| 4.2 轴联动插补及其坐标变换 |
| 4.2.1 轴联动线性插补算法 |
| 4.2.2 五轴联动的坐标变换 |
| 4.2.3 轴联动的RTCP功能实现 |
| 4.2.4 五轴联动的进给速度限制 |
| 4.2.5 关于五轴加工的空间刀具补偿 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 位置控制及插补算法实验研究 |
| 5.1 数控系统实验平台 |
| 5.2 位置控制研究及其实验 |
| 5.2.1 位置前馈的算法模型 |
| 5.2.2 模糊自整定前馈控制器的设计 |
| 5.2.3 控制模型的仿真实验 |
| 5.3 插补算法实验 |
| 5.3.1 连续小线段插补算法实验 |
| 5.3.2 跨段算法实验 |
| 5.3.3 NURBS曲线插补实验 |
| 5.3.4 五轴联动实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（8）数控系统软件安全与插补算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外数控技术发展现状及趋势 |
| 1.2.1 国外数控技术发展现状 |
| 1.2.2 国内数控技术发展现状 |
| 1.2.3 数控技术发展趋势 |
| 1.3 课题研究背景 |
| 1.4 课题研究的内容与意义 |
| 1.4.1 课题研究意义 |
| 1.4.2 课题研究内容 |
| 1.5 本文组织架构 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 数控系统总体设计方案 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数控系统总体结构 |
| 2.3 数控系统硬件架构 |
| 2.4 数控系统软件架构 |
| 2.4.1 主要软件模块功能与设计 |
| 2.4.2 软件模块之间的通信机制 |
| 2.5 数控系统关键技术分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 数控系统软件安全体系研究与设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 数控系统软件安全体系设计 |
| 3.2.1 研究目标 |
| 3.2.2 作用对象 |
| 3.2.3 混合签密安全体系组成与结构 |
| 3.3 软件安全算法模型的设计与实现 |
| 3.3.1 基于硬件指纹信息的混合签名方案 |
| 3.3.2 基于关键技术信息保护和签名认证的混合并行签密方案 |
| 3.3.3 并行签密方案的实现 |
| 3.3.4 并行签密方案安全性分析 |
| 3.4 基于网络通信的并行签密方案 |
| 3.4.1 并行签密网络通信方案模型 |
| 3.4.2 并行签密网络通信方案性能分析 |
| 3.4.3 并行签密网络通信方案安全性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 数控系统五次参数样条曲线插补算法研究与设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 插补器设计与常用插补算法 |
| 4.2.1 插补器原理与设计 |
| 4.2.2 常用插补算法 |
| 4.3 五次参数样条曲线插补算法设计 |
| 4.3.1 五次参数样条曲线方程 |
| 4.3.2 四次多项式微分法 |
| 4.4 五次参数样条曲线插补算法实现 |
| 4.5 仿真结果与分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 三次多项式速度生成算法与最优前瞻性设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 常用速度生成算法分析与比较 |
| 5.3 三次多项式速度生成算法 |
| 5.4 最优前瞻性设计策略 |
| 5.4.1 转角速度限制 |
| 5.4.2 最优前瞻性算法 |
| 5.5 基于所设计速度生成算法和五次样条插值的插补器设计与实现 |
| 5.6 实验与仿真结果 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 五轴联动线性插补与基于PC 数控系统的实现 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 数控系统五轴联动线性插补 |
| 6.2.1 五轴数控系统加工指令 |
| 6.2.2 数控系统五轴联动线性插补设计与实现 |
| 6.2.3 实验与仿真结果 |
| 6.3 数控系统实验仿真平台 |
| 6.4 数控系统加工实践 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（9）NURBS曲线刀具路径实时插补技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.1.1 NURBS曲线实时插补技术发展背景 |
| 1.1.2 研究NURBS曲线实时插补技术的意义 |
| 1.2 NURBS曲线实时插补技术综述 |
| 1.2.1 NURBS曲线实时插补问题分析 |
| 1.2.2 NURBS曲线快速求值求导算法综述 |
| 1.2.3 NURBS曲线实时插补方法综述 |
| 1.2.4 NURBS实时插补进给速度规划方法综述 |
| 1.3 论文研究内容 |
| 第二章 NURBS曲线快速求值求导计算方法研究 |
| 2.1 NURBS曲线插补计算问题分析 |
| 2.2 NURBS曲线理论基础 |
| 2.2.1 B样条基函数定义及性质 |
| 2.2.2 B样条曲线的定义及性质 |
| 2.2.3 NURBS曲线的定义及性质 |
| 2.2.4 常用的NURBS曲线求值求导方法 |
| 2.3 B样条基函数求值求导快速计算方法研究 |
| 2.3.1 de Boor-Cox算法分析 |
| 2.3.2 向量扩展运算方法 |
| 2.3.3 B样条基函数快速求值算法实现 |
| 2.3.4 B样条基函数值求值运算算法流程 |
| 2.3.5 B样条基函数导数值的计算 |
| 2.3.6 B样条基函数求值算法效率分析 |
| 2.4 NURBS曲线值与导数的快速计算方法研究 |
| 2.4.1 B样条曲线快速求值求导算法流程 |
| 2.4.2 NURBS曲线快速求值求导算法流程 |
| 2.4.3 B样条曲线求值求导算法效率分析 |
| 2.5 快速算法应用实例 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 NURBS曲线实时插补进给速度控制方法研究 |
| 3.1 NURBS曲线实时插补进给速度控制问题分析 |
| 3.2 NURBS曲线实时插补进给速度控制方法分析 |
| 3.2.1 典型算法原理 |
| 3.2.2 典型算法原理分析 |
| 3.3 实时插补进给速度控制方法研究 |
| 3.3.1 迭代式的确定 |
| 3.3.2 迭代式初值的确定 |
| 3.3.3 迭代式运算终止条件 |
| 3.3.4 算法流程 |
| 3.3.5 算法特点 |
| 3.4 应用实例及分析 |
| 3.4.1 算例条件说明 |
| 3.4.2 结果及分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 NURBS曲线实时插补进给速度极值分析 |
| 4.1 NURBS曲线高速插补进给速度的制约因素 |
| 4.2 多轴运动系统动力学约束下的速度极值曲线理论 |
| 4.2.1 多轴运动系统的动力学方程描述 |
| 4.2.2 相平面分析法及速度极值曲线 |
| 4.3 基于机床混合模型的NURBS曲线插补进给速度极值分析 |
| 4.3.1 数控机床进给系统的机电混合模型 |
| 4.3.2 基于机床混合模型的进给速度动力学约束方程 |
| 4.3.3 机床进给系统动力约束下的速度极值曲线 |
| 4.4 插补弦高误差限制条件下的进给速度极值分析 |
| 4.4.1 VLC曲线与CEVLC曲线对比分析 |
| 4.4.2 VLC曲线速度约束下的插补弦高误差近似估计 |
| 4.5 NURBS曲线实时插补VLC曲线解析分析 |
| 4.5.1 以曲线坐标表示的VLC曲线解析表达式 |
| 4.5.2 VLC极值曲线求导解析式 |
| 4.5.3 曲线连续性分析 |
| 4.6 计算实例验证与分析 |
| 4.6.1 计算参数、条件设置及计算实例设计 |
| 4.6.2 VLC曲线约束下的最大插补弦高误差估计 |
| 4.6.3 计算结果及分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 NURBS曲线高速插补进给速度优化规划方法研究 |
| 5.1 NURBS曲线高速插补进给速度规划问题分析 |
| 5.2 时间最优(最小时间)的进给速度规划理论基础 |
| 5.2.1 多轴运动系统的时间最优进给速度规划问题分析 |
| 5.2.2 特征切换点概念及理论 |
| 5.3 NURBS曲线插补进给速度优化规划方法研究 |
| 5.3.1 VLC曲线上的特征切换点计算 |
| 5.3.2 进给速度加减速积分曲线计算方法 |
| 5.3.3 插补进给速度优化规划算法原理 |
| 5.3.4 进给速度优化规划算法具体实现 |
| 5.3.5 进给速度优化规划方法的衍生算法 |
| 5.4 优化进给速度曲线计算实例及插补验证 |
| 5.4.1 算例参数设置及插补验证数控软件 |
| 5.4.2 优化进给速度曲线规划结果及分析 |
| 5.4.3 结论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 基于进给速度引导曲线的实时NURBS插补器研究 |
| 6.1 进给速度引导曲线的提出背景及其定义 |
| 6.1.1 进给速度引导曲线的提出背景 |
| 6.1.2 进给速度引导曲线的定义 |
| 6.2 基于进给速度引导曲线的实时NURBS插补器设计 |
| 6.2.1 插补器结构设计 |
| 6.2.2 进给速度引导曲线生成算法 |
| 6.3 基于进给速度引导曲线的数控系统设计与实现 |
| 6.3.1 数控系统总体结构 |
| 6.3.2 数控系统上层软件设计与实现 |
| 6.3.3 实时NURBS插补器硬件电路设计与实现 |
| 6.4 进给速度引导曲线计算实例与实时插补试验 |
| 6.4.1 试验系统与试验方法 |
| 6.4.2 试验结果 |
| 6.4.3 分析及结论 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 进一步工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在博士研究生学习期间公开发表的论文统计 |
| 作者在博士研究生学习期间参与的科研项目 |
（10）面向高速加工的NURBS曲线插补及直线电机鲁棒控制技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 数控加工技术及其发展趋势 |
| 1.2 CAD/CAM/CNC系统 |
| 1.3 面向高速加工的曲线直接插补技术 |
| 1.3.1 传统插补方式存在的问题 |
| 1.3.2 NURBS曲线插补对于高速加工的意义 |
| 1.3.3 NURBS曲线插补技术及研究现状 |
| 1.4 高速进给机构直线电机的伺服控制技术. |
| 1.4.1 直线电机在高速加工的应用 |
| 1.4.2 直线电机伺服控制存在的问题 |
| 1.4.3 直线电机伺服控制技术研究 |
| 1.5 课题研究的目的及意义 |
| 1.6 论文主要研究内容及结构安排 |
| 第二章 NURBS曲线平滑自适应插补算法研究 |
| 2.1 基于Taylor展开的NURBS曲线实时插补 |
| 2.1.1 参数曲线实时插补的一般算法 |
| 2.1.2 非均匀有理B样条(NURBS)曲线 |
| 2.1.3 NURBS曲线求导计算的处理 |
| 2.2 进给速度-弦高误差自适应插补 |
| 2.2.1 弦高误差计算 |
| 2.2.2 进给速度自适应 |
| 2.2.3 自适应区域分析 |
| 2.3 自适应插补的平滑加减速处理 |
| 2.3.1 加减速控制 |
| 2.3.2 自适应区域的平滑速度分布 |
| 2.3.3 减速过程的平滑处理 |
| 2.3.4 加速过程的平滑处理 |
| 2.3.5 加减速平滑处理中的Lookahead技术 |
| 2.3.6 平滑自适应NURBS曲线插补算法流程 |
| 2.4 实例分析 |
| 2.4.1 加工路径曲线分析 |
| 2.4.2 恒定速度插补 |
| 2.4.3 平滑自适应插补及与其他算法的比较 |
| 2.4.4 插补算法CPU时间分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于加减速特性的进给约束分析及分段自适应插补 |
| 3.1 多轴联动曲线加工 |
| 3.2 运动分量在运动轴上的分解 |
| 3.2.1 加工路径的运动学分析 |
| 3.2.2 各运动轴上的速度和加速度计算 |
| 3.3 满足机床加减速及加工精度要求的进给约束分析 |
| 3.3.1 机床加减速性能对进给运动的约束模型 |
| 3.3.2 加工精度对进给运动的约束 |
| 3.4 分段匀速自适应插补 |
| 3.4.1 恒定速度加工所允许的最大进给速度确定 |
| 3.4.2 分段恒定速度区间确定 |
| 3.4.3 速度过渡段起始点确定 |
| 3.4.4 过渡区域允许的进给加/减速度确定 |
| 3.4.5 分段匀速自适应段压缩链表及实时轨迹生成 |
| 3.5 实例分析与比较 |
| 3.5.1 最大允许恒定进给速度 |
| 3.5.2 恒定速度进给 |
| 3.5.3 分段匀速进给(F=250mm/s) |
| 3.5.4 分段匀速进给(F=600mm/s) |
| 3.5.5 结果与比较 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 高速进给机构直线电机的数学建模 |
| 4.1 永磁同步直线电动机 |
| 4.2 一般化电机模型 |
| 4.3 矢量控制原理及坐标变换 |
| 4.3.1 矢量控制原理 |
| 4.3.2 坐标变换理论 |
| 4.4 永磁同步直线电动机数学模型建立 |
| 4.4.1 dq轴数学模型推导及电磁推力 |
| 4.4.2 永磁同步直线电机的矢量控制 |
| 4.4.3 永磁同步直线电动机的控制模型 |
| 4.5 永磁同步直线电动机的PID控制 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 永磁同步直线电机二自由度H_∞鲁棒控制研究 |
| 5.l 鲁棒控制概述 |
| 5.2 影响直线电机伺服系统性能的干扰因素 |
| 5.2.1 与直线电机制造工艺及驱动器相关的扰动因素 |
| 5.2.2 与直线电机制造工艺及驱动器无关的扰动因素 |
| 5.3 H_∞控制理论 |
| 5.3.1 H_∞范式 |
| 5.3.2 H_∞标准设计问题 |
| 5.3.3 H_∞优化设计问题求解 |
| 5.4 永磁同步直线电动机的“MMC+H_∞+MFC”控制器设计 |
| 5.4.1 模型匹配设计问题 |
| 5.4.2 基于H_∞控制理论的模型匹配问题求解 |
| 5.4.3 基于二自由度设计的“MMC+H_∞+MFC”控制器结构 |
| 5.4.4 直线电机对象模型的状态空间方程 |
| 5.4.5 参考模型状态空间方程 |
| 5.4.6 控制器的H_∞求解方法 |
| 5.5 仿真分析与比较 |
| 5.5.1 参考模型 |
| 5.5.2 控制器求解 |
| 5.5.3 结果分析与比较 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 实验验证 |
| 6.1 实验目的与内容 |
| 6.2 系统组成 |
| 6.2.1 永磁同步直线电动机 |
| 6.2.2 工业控制计算机 |
| 6.3 实验原理 |
| 6.4 实验前准备工作 |
| 6.4.1 DA卡PCL728配置 |
| 6.4.2 计数卡PCL833驱动 |
| 6.4.3 直线电机配置 |
| 6.5 实验内容与分析 |
| 6.5.1 不同进给速度下的直线运动分析 |
| 6.5.2 不同插补算法的对比实验 |
| 6.5.3 模具型腔实验 |
| 6.5.4 电机鲁棒控制的阶跃响应实验 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 作者在攻读博士学位论文期间所完成的论文 |
四、交流伺服数控车床CNC系统结构与插补器设计（论文参考文献）
- [1]快刀伺服车削刀具轨迹插补技术的研究[D]. 刘润时. 哈尔滨工业大学, 2014(07)
- [2]基于STEP-NC的开放式数控系统若干关键技术研究[D]. 王国勋. 东北大学, 2013(03)
- [3]基于嵌入式处理器的数控系统硬件设计与实现[D]. 郎平. 杭州电子科技大学, 2013(07)
- [4]基于ARM的嵌入式数控系统硬件平台设计[D]. 冯健. 华中科技大学, 2012(07)
- [5]开源数控系统的研究与开发[D]. 解明君. 大连交通大学, 2011(05)
- [6]精雕机的开放式数控系统研究[D]. 王海峰. 哈尔滨工程大学, 2011(05)
- [7]数控系统纳米插补及控制研究[D]. 叶伟. 北京交通大学, 2010(09)
- [8]数控系统软件安全与插补算法研究[D]. 任参. 华南理工大学, 2010(03)
- [9]NURBS曲线刀具路径实时插补技术研究[D]. 孙海洋. 国防科学技术大学, 2008(04)
- [10]面向高速加工的NURBS曲线插补及直线电机鲁棒控制技术研究[D]. 徐荣珍. 上海交通大学, 2007(09)