嵌入式数控系统的实时nurbs曲线插补算法的研究与实现

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1、中图分类号：TP273论文编号：102870516-S077学科分类号：080202硕士学位论文嵌入式数控系统的实时NURBS曲线插补算法的研究与实现研究生姓名刘念学科、专业机械电子工程研究方向数控技术指导教师赵东标教授南京航空航天大学研究生院机电学院二О一六年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringResearch&Implem

2、entationofReal-timeNURBSInterpolationAlgorithmforEmbeddedCNCsystemsAThesisinMechanicalandElectricalEngineeringbyLiuNianAdvisedbyProf.ZhaoDongbiaoSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2016承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本

3、人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要作为现代装备制造自动化核心和基础支撑技术之一，数控技术推动着传统制造业产业革新和升级。嵌

4、入式数控系统由于其适应性、实时性和可靠性的优点正在得到越来越广泛的应用。而随着数控系统向着高速高精度方向的快速发展，NURBS曲线插补技术成为迅速提高数控系统性能和市场竞争力的关键。本文针对NURBS曲线插补的快速计算问题开展研究，基于Hamming方法对插补参数进行线性预估，并基于Steffensen迭代法对步长误差进行校正补偿，在PC环境下的仿真表明算法计算速度快、计算精度高、速度波动小。同时利用曲线曲率上升或下降特性对曲线进行分段速度规划，在前瞻插补中综合应用了S曲线型加减速算法、三次多项式型加

5、减速算法和自适应速度控制方法，前瞻算法计算简便、满足柔性要求且符合机床自身性能。在NUC950为核心处理器的嵌入式数控硬件系统上，搭建了基于实时Linux的嵌入式数控平台，并编写了矩阵键盘、液晶显示屏等硬件设备驱动。其中标准内核通过RT-Preempt补丁完成任务调度和中断响应的实时性改造。另外，译码、精插补和QT图形界面等应用程序也集成在数控系统中实现。最后，通过插补算法在嵌入式数控系统中的完整正确运行和零件加工实验验证了插补算法的有效性和实际应用价值。关键词：非均匀有理B样条曲线，Steffens

6、en迭代法，加减速控制，NUC950，实时抢占补丁RT-PreemptI嵌入式数控系统的实时NURBS曲线插补算法研究与实现ABSTRACTAsoneofthekeyandsupportingtechnologyofmodernequipmentmanufacturingautomation,numericalcontroltechniquepromotestheinnovationandupgradeoftraditionalmanufacturingindustry.EmbeddedNCsyste

7、msaregettingmoreandmorewidelyusedduetoitsadvantageofreal-timeability,adaptionandreliability.Withtherapiddevelopmentofhigh-speedandhigh-precisionNCsystems,theNURBSinterpolationtechnologyisakeytoimprovetheperformanceofNCsystemandmarketcompetitiveness.Aqui

8、cksolutionofNURBSinterpolationisresearchedinthisthesis,whichputsforwardalinearparameterpredictionbasedonHammingmethodandanstep-lengtherrorcompensationbasedonSteffenseniterationmethod.ThesimulationonPCindicatesthehigh-speed,high-p