工业电子中的基于四次位移曲线的CNC数控系统的研究

摘要：对加减速控制方法在CNC 数控系统中的运用进行了总体介绍。对开发的四次位移曲线加减速方法数控系统的总体结构进行了介绍，包括硬件和软件部分。然后对加减速在本系统中的具体应用方法做了说明，并通过一个加工实例，对常见的几种加减速方法进行了验证和比较。 　　加减速控制是CNC 系统的关键技术之一，也是实现数控系统高实时性的瓶颈。在CNC装置中，为了保证机床在启动或停止时不产生冲击、失步、超程或振荡，必须对进给电机的脉冲频率或电压进行加减速控制。即在机床加速启动时，保证加在电机上的脉冲频率或电压逐渐增加;而当机床减速停止时。保证加在电机上的脉冲频率或电压逐渐减小。好的加减速控制算法除了应保证数控 《工业电子中的基于四次位移曲线的CNC数控系统的研究》 在现代工业电子领域，CNC（计算机数字控制）数控系统扮演着至关重要的角色，尤其在精密加工和高效生产方面。本文主要探讨了一种基于四次位移曲线的加减速控制方法在CNC系统中的应用，该方法旨在提升系统性能，保证加工精度和设备稳定性。 加减速控制是CNC系统的核心技术之一，直接影响到系统的实时性和机床的运动平稳性。在启动和停止过程中，为避免冲击、失步、超程或振动，必须对进给电机的脉冲频率或电压进行平滑调节。直线加减速控制虽然简单，但在启动和停止时可能会导致加速度的突然变化，造成机械冲击。相比之下，S曲线加减速通过衰减加速度变化，减少了启动冲击，适用于高档数控系统。然而，四次位移曲线加减速控制方法则更进一步，它提供了更为平滑的加减速过渡，具备更好的柔性和适用性。 四次位移曲线加减速方法是一种三次速度曲线的控制模式，其优点在于算法简洁，能有效适应不同配置的机床，尤其是在高速加工场景下，能够显著提升加工效率和质量。这种控制方法将加减速过程分为多个阶段，确保了速度变化的连续性和平稳性。 该研究中的CNC系统采用主从式二级控制结构，由通用PC机和单片机组成。PC机作为上位机，负责参数设置、数据计算和仿真，而下位机单片机则执行具体的驱动控制任务，两者通过中断方式的串行通信进行交互。下位机系统基于Winbond78E58单片机，包括开关量输入控制、脉冲控制和通讯电路，能独立完成数控功能，对多轴电机进行精确控制。 系统软件方面，由PC系统控制软件和驱动接口卡软件构成，两者相互独立。PC机上的控制软件采用面向对象编程，使用Visual C++编写，具有良好的可扩展性和移植性。驱动卡软件部分则用汇编语言实现，负责具体驱动任务。 本文深入研究了基于四次位移曲线的CNC系统加减速控制策略，揭示了这种方法在提高系统实时性、保证运动平稳性和优化加工过程中的潜力。这一研究对于工业电子领域，特别是CNC技术的持续发展具有重要意义，有助于推动制造工艺的升级和创新。