發(fā)布時間：2017-06-26 10:23

  本文關(guān)鍵詞：嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的實時NURBS曲線插補(bǔ)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(chǔ)支撐技術(shù)之一,數(shù)控技術(shù)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(yīng)性、實時性和可靠性的優(yōu)點(diǎn)正在得到越來越廣泛的應(yīng)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(bǔ)技術(shù)成為迅速提高數(shù)控系統(tǒng)性能和市場競爭力的關(guān)鍵。本文針對NURBS曲線插補(bǔ)的快速計算問題開展研究,基于Hamming方法對插補(bǔ)參數(shù)進(jìn)行線性預(yù)估,并基于Steffensen迭代法對步長誤差進(jìn)行校正補(bǔ)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(jìn)行分段速度規(guī)劃,在前瞻插補(bǔ)中綜合應(yīng)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(yīng)速度控制方法,前瞻算法計算簡便、滿足柔性要求且符合機(jī)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(shè)備驅(qū)動。其中標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)核通過RT-Preempt補(bǔ)丁完成任務(wù)調(diào)度和中斷響應(yīng)的實時性改造。另外,譯碼、精插補(bǔ)和QT圖形界面等應(yīng)用程序也集成在數(shù)控系統(tǒng)中實現(xiàn)。最后,通過插補(bǔ)算法在嵌入式數(shù)控系統(tǒng)中的完整正確運(yùn)行和零件加工實驗驗證了插補(bǔ)算法的有效性和實際應(yīng)用價值。
【關(guān)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(bǔ)丁RT-Preempt
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(bǔ)技術(shù)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(yù)估校正插補(bǔ)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(dǎo)方法24-25
• 2.2 NURBS曲線插補(bǔ)算法基礎(chǔ)25-30
• 2.2.1 Taylor展開式法26-27
• 2.2.2 預(yù)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(yù)估校正算法30-34
• 2.3.1 基于Hamming法的線性預(yù)估法30-31
• 2.3.2 基于Steffensen迭代法的校正方法31-32
• 2.3.3 預(yù)估校正方法的改進(jìn)32-34
• 2.4 參數(shù)預(yù)估校正插補(bǔ)算法仿真34-37
• 2.5 本章小結(jié)37-38
• 第三章 前瞻NURBS曲線加減速算法38-53
• 3.1 自適應(yīng)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(jié)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(gòu)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(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)62-64
• 4.4 嵌入式數(shù)控系統(tǒng)功能軟件設(shè)計64-67
• 4.4.1 譯碼模塊64-65
• 4.4.2 精插補(bǔ)程序65
• 4.4.3 用戶圖形界面65-67
• 4.5 本章小結(jié)67-68
• 第五章 NURBS曲線插補(bǔ)算法的實現(xiàn)68-73
• 5.1 NURBS曲線插補(bǔ)算法在NUC950平臺的驗證68-72
• 5.1.1 NURBS曲線插補(bǔ)指令格式68-69
• 5.1.2 NURBS曲線插補(bǔ)程序執(zhí)行過程69
• 5.1.3 NURBS曲線插補(bǔ)實例69-72
• 5.2 本章小結(jié)72-73
• 第六章 總結(jié)與展望73-75
• 6.1 全文總結(jié)73
• 6.2 研究展望73-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 致謝79-80
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文80

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