论文摘要
本文以研究嵌入式数控系统为主要内容,主要设计了嵌入式数控系统的控制软件,同时通过对前瞻控制技术的研究,提出把前瞻控制技术应用于嵌入式数控系统中。全文首先对嵌入式数控系统进行系统需求分析,然后提出硬件和软件总体设计方案,详细阐述了采用ARM-Linux操作系统实现控制软件的设计,并描述了图形用户界面的设计与实现,最后通过对前瞻控制技术的研究,并加入到嵌入式数控系统中,进行实验测试研究。第一章,绪论。综述了嵌入式系统概况,嵌入式数控系统的研究现状和发展趋势,以及国内外数控系统中前瞻控制的研究现状,提出前瞻控制技术应用于嵌入式数控系统中,最后概述了本文的研究内容。第二章,嵌入式数控系统总体结构。通过对嵌入式数控系统进行系统需求分析,确定嵌入式数控系统的硬件总体设计和选型;以及控制软件的总体设计,对嵌入式数控系统控制软件进行功能模块划分,对嵌入式操作系统的进行选择。第三章,嵌入式数控系统控制软件设计。首先阐述了主从控制方法的运用,其次简单描述控制软件的开发模式,最后是详细讲述了控制软件的设计与实现,包括数控代码编译线程、数控加工控制线程、PC/104总线的设备驱动的设计。第四章,嵌入式数控系统图形用户界面设计。论述了嵌入式数控系统图形用户界面的设计与实现,主要介绍QT/E的开发环境,以及图形用户界面中各个模块的设计与实现。第五章,前瞻控制技术研究。主要针对连续微小路径段处理中的一些问题,提出前瞻控制技术,并详细讨论了前瞻控制中最重要的速度约束条件与处理步骤。第六章,基于嵌入式数控系统的前瞻控制实验分析。介绍实验的硬件和软件系统,通过建立前瞻控制模型,在嵌入式数控系统中进行相关实验内容,比较实验结果,并进行相关分析。第七章,总结和展望。对本论文的研究工作和研究成果进行了总结,展望了未来的研究工作。
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致谢摘要Abstract目次1 绪论1.1 课题研究背景1.2 嵌入式系统概况1.3 嵌入式数控系统发展现状1.3.1 国外研究现状1.3.2 国内研究现状1.4 国内外数控加工前瞻控制的研究现状1.5 课题研究意义及论文主要内容1.5.1 课题研究意义及论文主要内容1.5.2 论文总体构架1.5.3 论文主要内容2 嵌入式数控系统总体结构2.1 系统需求分析2.2 硬件总体设计2.2.1 嵌入式ARM9处理器EP93152.2.2 可编程多轴控制器PMAC2.2.3 硬件总体结构设计2.3 软件总体设计2.3.1 嵌入式操作系统选择2.3.2 系统软件功能模块划分2.4 本章小结3 嵌入式数控系统控制软件设计3.1 嵌入式数控系统主从控制设计思想3.1.1 嵌入式数控系统主从控制方案3.1.2 嵌入式数控系统主从通讯方式3.2 嵌入式数控系统软件开发模式3.2.1 宿主机与目标机3.2.2 交叉编译3.2.3 远程调试3.3 基于ARM-Linux的控制软件设计3.3.1 ARM-Linux操作系统3.3.2 控制软件源代码组织结构3.3.3 控制软件总体控制流程3.4 数控代码编译线程3.4.1 数控代码译码模块3.4.2 刀具半径补偿模块3.4.3 数控代码编译线程的设计3.5 数控加工控制线程3.6 部分关键功能实现描述3.6.1 Linux设备驱动概述3.6.2 PC/104总线的Linux设备驱动程序3.7 本章小结4 嵌入式数控系统图形用户界面设计4.1 Qt/Embedded交叉编译环境构建4.1.1 Qt与Qt/Embedded4.1.2 虚拟帧缓冲服务器4.1.3 Qt/Embedded安装包与依赖关系4.1.4 Qt/Embedded交叉编译开发环境4.2 图形用户界面模块的设计4.2.1 系统信息显示界面4.2.2 刀具信息交互界面4.2.3 代码显示与文件操作界面4.2.4 坐标轴偏置与设定界面4.2.5 系统调试窗口界面4.2.6 图形界面开发中的一些注意事项4.3 本章小结5 前瞻控制技术研究5.1 微小路径段处理中存在的问题5.2 路径危险点的发现5.3 前瞻数据段数目的确定5.4 相邻路径段进给速度的确定5.4.1 给定路径段起点和终点速度的运动模型5.4.2 相邻路径段进给速度的基本约束条件5.4.3 相邻路径段转角处加速度对进给速度的约束条件5.4.4 路径段长度对进给速度的约束条件5.4.5 相邻路径段进给速度的最终约束条件5.5 前瞻控制算法求每一路径段起点和终点速度的步骤5.6 本章小结6 基于嵌入式数控系统的前瞻控制实验分析6.1 前瞻控制的实现过程6.2 加工路径的加减速划分6.2.1 加工路径的划分思想6.2.2 加工路径的划分6.3 实验的硬件和软件系统6.4 前瞻控制实验实例6.5 本章小结7 结论与展望7.1 结论7.2 展望参考文献作者简历及在学习期间所取得的科研成果
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