本文關鍵詞：嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的實時NURBS曲線插補算法的研究與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為現(xiàn)代裝備制造自動化核心和基礎支撐技術之一,數(shù)控技術推動著傳統(tǒng)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)革新和升級。嵌入式數(shù)控系統(tǒng)由于其適應性、實時性和可靠性的優(yōu)點正在得到越來越廣泛的應用。而隨著數(shù)控系統(tǒng)向著高速高精度方向的快速發(fā)展,NURBS曲線插補技術成為迅速提高數(shù)控系統(tǒng)性能和市場競爭力的關鍵。本文針對NURBS曲線插補的快速計算問題開展研究,基于Hamming方法對插補參數(shù)進行線性預估,并基于Steffensen迭代法對步長誤差進行校正補償,在PC環(huán)境下的仿真表明算法計算速度快、計算精度高、速度波動小。同時利用曲線曲率上升或下降特性對曲線進行分段速度規(guī)劃,在前瞻插補中綜合應用了S曲線型加減速算法、三次多項式型加減速算法和自適應速度控制方法,前瞻算法計算簡便、滿足柔性要求且符合機床自身性能。在NUC950為核心處理器的嵌入式數(shù)控硬件系統(tǒng)上,搭建了基于實時Linux的嵌入式數(shù)控平臺,并編寫了矩陣鍵盤、液晶顯示屏等硬件設備驅動。其中標準內(nèi)核通過RT-Preempt補丁完成任務調(diào)度和中斷響應的實時性改造。另外,譯碼、精插補和QT圖形界面等應用程序也集成在數(shù)控系統(tǒng)中實現(xiàn)。最后,通過插補算法在嵌入式數(shù)控系統(tǒng)中的完整正確運行和零件加工實驗驗證了插補算法的有效性和實際應用價值。
【關鍵詞】：非均勻有理B樣條曲線 Steffensen迭代法 加減速控制 NUC950 實時搶占補丁RT-Preempt
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG659;TP391.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注釋表11-12
• 縮略詞12-13
• 第一章 緒論13-20
• 1.1 數(shù)控系統(tǒng)研究背景13-15
• 1.1.1 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢14-15
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.1 嵌入式數(shù)控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.2 NURBS曲線插補技術研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 本文主要研究意義18
• 1.4 本文內(nèi)容安排18-20
• 第二章 NURBS曲線實時預估校正插補算法20-38
• 2.1 NURBS曲線的表示及計算20-25
• 2.1.1 NURBS曲線的表示20-21
• 2.1.2 NURBS曲線求值方法21-24
• 2.1.3 NURBS曲線求導方法24-25
• 2.2 NURBS曲線插補算法基礎25-30
• 2.2.1 Taylor展開式法26-27
• 2.2.2 預估校正法27-29
• 2.2.3 Newton迭代法29-30
• 2.3 基于Steffensen迭代法的參數(shù)預估校正算法30-34
• 2.3.1 基于Hamming法的線性預估法30-31
• 2.3.2 基于Steffensen迭代法的校正方法31-32
• 2.3.3 預估校正方法的改進32-34
• 2.4 參數(shù)預估校正插補算法仿真34-37
• 2.5 本章小結37-38
• 第三章 前瞻NURBS曲線加減速算法38-53
• 3.1 自適應速度控制38-39
• 3.2 常見加減速方法比較分析39-44
• 3.2.1 直線型加減速39-40
• 3.2.2 S曲線型加減速40-42
• 3.2.3 多項式型加減速42-44
• 3.2.4 三角函數(shù)型加減速44
• 3.3 基于多項式加減速和S型加減速的前瞻方法44-49
• 3.3.1 前瞻分段劃分策略44-45
• 3.3.2 前瞻控制策略45-47
• 3.3.3 頻繁加減速段速度規(guī)劃47-49
• 3.4 前瞻加減速算法仿真49-52
• 3.5 本章小結52-53
• 第四章 基于NUC950的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)53-68
• 4.1 嵌入式數(shù)控系統(tǒng)硬件平臺53-55
• 4.2 數(shù)控系統(tǒng)軟件架構55-56
• 4.3 嵌入式數(shù)控系統(tǒng)軟件平臺搭建56-64
• 4.3.1 Bootloader修改及移植57-58
• 4.3.2 Linux內(nèi)核及其實時性改造58-61
• 4.3.3 文件系統(tǒng)61-62
• 4.3.4 Linux設備驅動程序開發(fā)62-64
• 4.4 嵌入式數(shù)控系統(tǒng)功能軟件設計64-67
• 4.4.1 譯碼模塊64-65
• 4.4.2 精插補程序65
• 4.4.3 用戶圖形界面65-67
• 4.5 本章小結67-68
• 第五章 NURBS曲線插補算法的實現(xiàn)68-73
• 5.1 NURBS曲線插補算法在NUC950平臺的驗證68-72
• 5.1.1 NURBS曲線插補指令格式68-69
• 5.1.2 NURBS曲線插補程序執(zhí)行過程69
• 5.1.3 NURBS曲線插補實例69-72
• 5.2 本章小結72-73
• 第六章 總結與展望73-75
• 6.1 全文總結73
• 6.2 研究展望73-75
• 參考文獻75-79
• 致謝79-80
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文80

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 周勝德;梁宏斌;喬宇;;基于NURBS曲線插補的五段S曲線加減速控制方法研究[J];組合機床與自動化加工技術;2011年04期

2 鄔再新;張萬軍;胡赤兵;張峰;;NURBS曲線修正插補算法的研究[J];制造業(yè)自動化;2011年22期

3 于志宏;陳剛;;NURBS曲線插補理論與實踐[J];制造技術與機床;2010年11期

4 趙國勇;徐志祥;趙福令;;高速高精度數(shù)控加工中NURBS曲線插補的研究[J];中國機械工程;2006年03期

5 郝雙暉;宋芳;金立川;宋寶玉;蔡一;;同周期控制NURBS曲線高速高精度插補算法研究[J];機械設計與制造;2010年07期

6 劉華東;姜文新;李躍中;;基于NURBS曲線的并聯(lián)數(shù)控機床插補算法研究[J];電大理工;2010年02期

7 楊旭靜;胡仲勛;鐘志華;;面向刀具路徑生成的NURBS曲線擬合算法研究[J];中國機械工程;2009年08期

8 鄔再新;王佳;唐翠萍;;NURBS曲線的平滑自適應插補算法研究[J];科學技術與工程;2010年04期

9 王海濤;趙東標;高素美;;NURBS曲線實時插補中S型加減速算法的研究[J];山東大學學報(工學版);2010年01期

10 劉繼勝;;參數(shù)插補NURBS曲線建模及控制方法研究[J];機械工業(yè)信息與網(wǎng)絡;2007年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 楊旭靜;胡仲勛;;NURBS曲線擬合及刀具路徑生成算法研究[A];2007年中國機械工程學會年會論文集[C];2007年

2 曹文君;;探討雙圓弧樣條逼近NURBS曲線法在船體三維設計外板零件展開中的應用[A];新世紀 新機遇 新挑戰(zhàn)——知識創(chuàng)新和高新技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展（下冊）[C];2001年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張榮鑫;基于小波理論的船體NURBS曲線曲面光順性研究[D];大連理工大學;2008年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫利克;NURBS曲線插補算法及加減速控制方法研究[D];燕山大學;2016年

2 劉念;嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的實時NURBS曲線插補算法的研究與實現(xiàn)[D];南京航空航天大學;2016年

3 王佳;NURBS曲線的自適應插補技術研究[D];蘭州理工大學;2010年

4 趙輝良;面向切削、研拋的高效NURBS曲線插補算法研究[D];湘潭大學;2010年

5 潘瑛;人工智能算法在NURBS曲線降階方面的若干研究[D];合肥工業(yè)大學;2010年

6 劉可照;基于機床動力學特性的NURBS曲線直接插補的研究[D];華中科技大學;2004年

7 蘭浩;NURBS曲線整體光順逼近算法研究與應用[D];西安理工大學;2008年

8 岳云平;基于FPGA的高性能硬件NURBS曲線插補算法的研究和實現(xiàn)[D];合肥工業(yè)大學;2015年

9 趙錄剛;NURBS曲線的光順問題研究[D];西北大學;2001年

10 王群;五軸聯(lián)動雙NURBS曲線插補算法研究[D];湖南大學;2012年

  本文關鍵詞：嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的實時NURBS曲線插補算法的研究與實現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：485833