数控系统的发展趋势——开放式数控系统

数控系统的发展趋势——开放式数控系统

一、数控系统的发展趋势—开放式数控系统(论文文献综述)

彭阿珍[1](2021)在《面向数控系统的自适应实时调度算法研究》文中认为随着新一代信息技术的飞速发展,全球机床行业进入了以数字制造技术为中心的自动化时代。国家装备制造业的发达程度取决于机床行业的产品质量和技术水平,是国家核心基础建设的重要组成部分,对促进社会发展意义重大。数控技术是数控系统的核心,作为信息技术与先进制造技术深度融合的产物,是实现高速度、高效率、高精度、开放性与智能化数控系统各项功能的关键要素。数控系统是实时系统的一种典型应用。实时调度算法是保证实时系统各项功能在实时、能耗等约束前提下顺利实现的核心基础。随着处理需求的多样化和应用场景的复杂化,数控系统的内部组件和外部环境也随之变得更加难以用数学模型进行精确描述。实时调度算法也随之面临新的挑战:不仅要充分考虑数控系统中调度机制的实时性需求,还需要综合考虑外部环境的不确定性、系统的能耗、任务的优先约束或数据依赖等问题,实现调度资源在任务之间的最优分配。自适应实时调度算法把自适应系统中的控制论、排队论、人工智能等方法与调度算法有机的结合起来,用控制理论分析和构造实时系统的调度模型及性能评估体系,在整个系统运行过程中通过不断观测调度信息,结合经典的实时调度规则,对调度相关参数进行动态调整,有效解决解决负载动态变化和具有不可预测性的系统调度问题。本文着重研究数控系统中任务调度问题,分析了在复杂的内外部环境下具体的调度需求,把自适应控制方法应用于经典的实时调度算法中,在继承了现有的实时调度算法的基础上,得到一些在特定环境下性能更高的自适应实时调度算法。具体研究内容如下:首先,针对负载动态变化的软实时任务调度需求,提出了基于资源预留的反馈调度模型。建立系统性能与误差之间的状态反馈方程,实现调度相关参数的动态调整。接着,针对硬件资源紧张的共享平台上混合任务调度需求,在ABS服务器算法的基础上,构建一种自适应分层调度框架,实现硬实时与软实时任务间的资源隔离。其次,针对混合任务的调度需求,考虑任务悲观估计的WCET远大于实际执行时间这一现象,提出基于自适应总带宽服务器调度算法和加入资源回收策略的自适应总带宽服务器算法,对以上两种算法进行可调度性分析,并且给出了算法流程的伪代码描述。最后,针对周期性依赖任务的调度需求,综合考虑任务的依赖关系及系统能耗,提出一种面向多核平台的基于混合遗传算法的调度策略,描述了算法的具体操作步骤,并且通过仿真实验验证了算法的有效性。

李泽阳[2](2021)在《工业自动化控制系统的HMI组件设计与实现》文中指出随着国家“十四五”规划开启和中国制造2025计划的深入推进,中国在生产制造领域整体水平得到提高。互联网技术的高速发展,打破了原先传统意义上的生产模式和管理配置。伴随着运动控制系统的智能化,多种监控传感器不断接入系统的场景愈发常见,数控系统的复杂度愈发变高,集成度低、不具备模块化和可伸缩性成为传统HMI组件信息采集的发展局限点,已逐渐不能实现多种设备信息分析并进一步处理的能力。与此同时,人机界面系统变得更加复杂难以理解,对控制系统运行工作过程需要提供更高精度和更加全面的监视和控制,对数据采集后的分析处理存在不充分利用的问题。因此,开发一种解决当前用户痛点且支持系统平台国产化的数据采集与通信系统已成为必要路径。本文以龙芯3A4000通用处理器、Linux开源系统和Open SCADA平台为实验环境,针对开放式数控系统和数控机床外接传感器两种数据采集方式,结合当前主流预测模型,设计并实现了HMI组件。通过对比研究当前主流数据采集方法,确定以OPC UA标准通信协议为基础设计开放式数控系统数据采集及HMI通信,并进一步完成对数控系统信息参数的人机界面显示。确定以Modbus TCP标准通信协议为基础设计数控机床外接温度湿度传感器数据采集与通信及温度预警,并在温度预测的基础上,针对热变形带来的实际影响问题,采用改进自适应学习率的BP神经网络作为热误差补偿模型进行机床主轴校正。实验结果表明,采用多线程设计的多种数据采集方案能够实现实时数据传输,通过使用热误差补偿模型可以在保证准确性的同时,有效降低机床后期维修费用,提高了机床安全特性。

刘里斯[3](2021)在《一种隐形数控软件系统及其实现方法的研究》文中指出传统数控系统的完全集成化结构和单机化工作样式已经成为制约数控系统顺应工业4.0时代发展的瓶颈问题所在。虽然当前有多个旨在打破完全集成化结构的开放式数控系统原型,但它们的开放程度受到组件技术的固有缺陷等其他因素的影响,且其开放化结构仍然是基于单机化工作样式的。今天,云平台和因特网等技术的快速发展和广泛应用为打破单机化工作样式创造了条件,使得将数控软件移植到云端并通过因特网同时控制现场端的多台设备成为可能。本文结合计算机科学、通信技术和软件工程等领域的技术成果、思想和方法,探索数控系统的网络化和相应的开放化的特点和实现方法,从而提出一种新的数控系统原型-隐形数控系统,以期为实现顺应工业4.0发展的、高度开放的、灵活的和智能的数控系统提供新思路和新方法。针对因特网上流量传输的不稳定性,本文基于缓存策略,结合数控域和网络化应用的特点,设计了隐形数控系统的跨远端、现场端和移动端的分布式部署样式。该部署样式在保证数控系统的强实时运行时环境需求的同时,能够最大化精简现场端控制设备的结构和功能。其次,结合部署样式的特点,设计了隐形数控系统的运营模式。通过引入运营商角色实现提供者和消费者之间的发布-查找-绑定模式的动态多对多配对。然后分析了部署样式和运营模式的约束下,数控域的开放性特征:数控功能模块的部署独立性、互操作性、可伸缩性、可复用性和在此基础上的数控能力的可定制性和与被控设备之间的可动态配置性。进而根据工作样式的特点和开放性特征,提出了隐形数控软件系统基于面向服务思想的实现机制,并对其业务域进行了分解:与传统数控软件相比,隐形数控软件的数控域是由多个提供者以数控服务的形式实现的,并且除数控域外,隐形数控软件系统还包含负责注册、管理和编配数控服务的运营商业务域。采用面向领域驱动设计的微服务架构思想开发了实现运营商业务域的隐形数控平台,在实现其功能性属性外,还实现了良好的伸缩性、演化性、健壮性和可维护性等非功能性属性。首先,根据限界上下文概念拆分了隐形数控平台的业务逻辑和行为,从而定义了四个隐形数控平台微服务,并设计了它们之间的映射模型,确定了隐形数控平台的总体结构。然后根据每个微服务的具体业务逻辑和业务行为的特点,分别研究其实现方法。为了提高微服务的响应能力,应对网络质量和流量的不稳定性,隐形数控平台微服务的实现采用了命令查询责任分离模式和大量的异步调用方法。最后,对隐形数控平台微服务进行了单元测试和响应并发访问的性能测试。为了研究数控服务的实现,本文以数控解释域为例,开发了数控指令解释服务。针对当前解释器的扩展性和适应性低的问题,本文通过分析数控语言的语言规范的特点,将解释器分为标准和特有两种,并提出一种解释功能由一个标准解释器和一个特有解释器动态组合而成的解释机制。此外,本文通过开发独立的具有容错机制的语义分析器和操作指令处理器,提高了解释器的解释性能。基于解释机制和解释器的实现,开发了数控指令解释服务,并编写了测试前端对数控指令解释服务的解释功能可配置性和解释性能进行了测试。最后,本文开发了隐形数控桌面客户端和其相应的API网关作为测试前端,结合数控指令解释服务,对隐形数控平台的用例进行了系统整体测试。进而,结合工件实例,使用隐形数控软件系统完成了从数控能力的定制和操作,到根据网络地址动态传输加工指令,再到现场端解码加工指令实现加工的整个加工过程操作,验证了本文所提出的隐形数控系统的工作样式和其软件系统面向服务思想的实现机制的可行性。

姚文姣[4](2021)在《基于μC/GUI的可重构数控系统人机界面的设计与实现》文中研究说明智能化数控系统作为现代制造业的核心,多功能化需求愈发凸显。传统数控系统产品及其开发理念具有一定的封闭性,依赖于制造商,且难以灵活适应变化的应用需求。具有开放性和可重构性结构的数控系统的出现使数控领域进入了新的研究发展阶段。人机界面是用户与数控系统的通信渠道,界面实现的成功与否直接决定着系统工作成果的优劣。优秀人机界面的研究与开发不仅能够提高生产效率,也有利于我国研发出更高品质的制造装备。本文在对数控系统国内外发展现状及可重构数控系统研究的基础上,根据人机界面的功能需求,确定了可重构数控系统人机界面的实现方案。借鉴了日本OSEC、欧洲OSACA等项目的研究成果,基于模块化设计思想,对数控系统进行模块划分,保证各模块的相对独立性,对人机界面模块进行单独开发,通过接口实现模块间通信。探讨分析人机界面的可重构目标,结合面向对象的软件设计方法,分析界面功能结构及需求,采用UML(Unified Modeling Language)技术和静态结构描述与动态行为模型相结合的建模方法创建界面模型,描述界面的结构、功能需求和交互行为,为模块化、组件化提供支持。基于可重构性、可扩展性的目标,结合软件开发的理念,本文采用COM(Common Object Model)技术开发人机界面组件,在COM规范下定义标准化组件接口,实现模块间的互操作,使得人机界面具有功能可扩展性、可重构性等特点,能够灵活适应不同终端用户的不同需求,用户无需了解内部结构,只需按照系统规范进行简单的程序开发即可实现界面的扩展定制。在μC/GUI界面开发工具的支持下完成了人机界面的设计实现。通过测试验证,证明本文开发的数控系统人机界面具有较好程度的可行性。

孟博洋[5](2021)在《基于边缘计算的智能数控系统实现方法研究》文中研究表明随着工业4.0的技术浪潮推动,边缘计算技术、物联网技术、云服务技术等众多先进的制造业新技术,改变了制造业的生产环境和生产模式。新技术的发展,使得人们对机床数控系统的智能化、网络化水平的要求越来越高。在当前的智能化、网络化制造模式中,机床的数控系统不仅需要利用云端的计算和存储优势来收集、分析加工中的相关多源数据,而且更加需要通过云端丰富的技术资源优势,来指导和优化对应的加工过程。传统的云架构数控系统,由于数据传输中的延迟、稳定性、实时性等问题,难以满足机床云端的实时感知与分析、实时优化与控制等高实时性需求。这一问题也成为传统云架构数控系统中的研究热点和难点。在此背景下,本文开展了边缘计算架构数控系统的设计和开发工作,并进行了智能感知与分析、智能优化与控制等方面的技术研究。根据边缘计算产业联盟提出的边缘计算3.0参考架构,本文分析了在智能制造环境下的边缘计算体系层级。从边缘计算在机床智能数控系统中的智能功能分析及物理平台搭建两个方面,完成基于边缘计算的智能数控系统体系环境建模,并且提出了边缘计算数控系统的总体架构设计方案。该架构在传统云架构的基础上,增加了边缘计算设备端和边缘计算层级。通过基于边云协同交互的智能分析、智能优化等方法,完成了机床云端与设备端之间,高实时性任务的数据交互。以架构中的模块为边缘计算数控系统的基础构成单元,对所提出的系统架构进行模块化开发。在各主模块的开发过程中,提出各子模块细分方法以及相互调用模式,详细介绍了各主模块在搭建过程中的关键技术。分别从边缘运动控制模块、边缘逻辑控制模块、边缘计算服务器配置三个方面,提出了各主模块的具体实现方法。针对边缘计算数控系统与机床原数控系统之间的关系,提出三种对接运行模式,并给出了两个系统中各个执行子模块的具体对接方法和流程。同时,为了利用云计算的特点和优势,来提升边缘计算数控系统的计算处理能力和远程服务能力。提出了边缘计算数控系统与云端交互部分的配置策略,并且搭建了相应的云计算服务器以及交互环境。在边缘计算数控系统的智能感知技术应用方面,针对机床铣削加工过程中产生的切削力、位置信息,速度信息、形变信息等等多源加工信息数据,提出边缘计算数控系统的智能数据感知方法。针对多源信息在高速实时性要求与传输过程中的数据时钟波动等问题,导致采集数据的不准确、不一致等情况,提出一种新的多源数据智能调度及融合方法。通过高度一致性的数据协同,将多源信息根据对应关系进行映射,使得数据的基准可以从基于时间因素的基准投影到基于工件表面因素的空间基准。为了充分利用云端计算的硬件资源优势与边缘端计算的实时性优势,提出边云混合交互的多维关联数据智能分析方法,为边缘计算数控系统提供高效、实时的分析数据。在边缘计算数控系统的铣削力优化技术应用方面,根据感知到的铣削力信息与加工工件的关联数据,研究了不同加工参数和刀具参数条件下的铣削力波动特性。建立了整体螺旋刃立铣刀的铣削力波动预测模型。提出三个与轴向切削深度和刀具参数有关的铣削力波动特性:一致性,周期性和对称性,并给出了详细的理论公式推导和证明方法。在此基础上,建立了基于边云系统的铣削力优化方法。通过离线参数优化与在线铣削力控制两种方式,实验验证了所提出边缘计算数控系统实现及技术应用的有效性和正确性。

王眇,张振明,李龙,谢云[6](2021)在《数控技术发展状况及在智能制造中的作用》文中认为当前智能制造的快速发展,使得数控技术的开放性与智能化的特点更为明显,我国对于数控技术也愈发重视,这将有效推进国内工业制造的自动化与智能化。阐述了我国数控技术发展现状与趋势,分析了国内数控技术发展水平与智能制造技术相较国际先进技术的现有差距。数控技术的发展是一个国家制造能力与水平的体现,结合大数据和人工智能,数控技术成为智能制造的重要基石,数控技术的创新与突破是实施智能制造工程的重要保障。

才群[7](2020)在《电火花线切割数控机床智能控制》文中研究指明电火花线切割技术是目前特种加工领域中的重要组成部分,其加工方式属于电腐蚀加工,具有切削力小、结构简单、可同时加工多层零件、加工效率高、故障率低、加工精度高等特点。在加工复杂精密零件、超高硬度的导体零件上具有很大优势,因其不依赖刀具材料的特点深受各大企业青睐。本文研究了将电火花线切割技术与数控技术相融合,达到电火花线切割机床实现数控的目的。本文先后阐述了研究背景与必要性,电火花线切割技术的国内外发展现状及其应用前景,做了整体数控系统的设计方案与架构,进行了数控系统的总体设计,兼顾了其开放性,重视新技术新产品的应用,充分利用了现有的科技成果,保证数控系统在通用性和开放性上的延续。进行了数控系统选型、伺服系统设计、除丝机构设计、除丝装置的PLC选型与其地址分配,设计并编制除丝程序。主要研究内容有以下几方面:1.经过分析和研究数控系统的开放形式的基础上,设计了电火花线切割机床的总体数控系统架构,确定了选用PC+运动控制卡的基本控制模式,结合整体数控方案进行实验研究。2.对线切割编程系统及其插补原理进行了研究,本文采用KS全图形编程软件。本软件是国内线切割专用的一种利用绘制图形轨迹而后经后置处理转换为加工程序的加工软件,本文介绍了软件的绘图方法与其人机交互界面等。3.设计一套除丝装置,包括除丝装置的硬件选型、控制结构与流程、I/O地址分配,并编制除丝动作相关的回零、主程序和子程序。

朱龙飞[8](2020)在《普通车床数控化改造设计与实施》文中研究表明数控技术自创立以来就得到了广泛的应用,经过多年发展,现阶段我国在数控领域已取得一定成就。数控机床在机械制造等领域起到了关键性作用,一个国家或地区的数控化水平很大程度上反映了其机械化水平。现阶段,很多企业都拥有一定数量的普通机床,这些机床的使用年限很长,在工业实际中难以量化生产,并且加工的精度不高,自动化程度也相对薄弱。如果更新设备,会对生产造成影响,并且需要投入大量资金来购置数控机床。因此,改造和升级现有机床,拓展机床的制造能力,提升产能和效率,是目前大多数企业采取的策略,这样能让企业的自动化程度得到有效提升。本文以典型的普通车床CA6140数控化改造为案例,列举了其在改造实施中可能出现的关键问题及解决措施。包括对机床改造的可行性分析;阐述了数控系统若干改造方案的利弊,结合CA6140数控化改造的要求,针对运动控制卡和工控机所建立的开放式数控车削系统进行了详尽分析,具体讨论了其硬件平台构建的理论依据和软件平台的设计思想;对主要的机械部件,如进给系统的滚珠丝杠副、步进电动机及驱动器的选用依据,自动回转刀架的控制原理及选用,在主轴上安装脉冲编码器的选用依据及安装注意事项等均作了较细致地分析;并对数控化改造后的机床按照GBT25659.2-2010《简式数控卧式车床》技术要求进行检测机床精度,总结和分析了各个改造项目在改造中的具体要求。本文为普通机床数据控化改造实践提供了理论基础,对普通机床的改造升级进行了规范,为企业针对普通机床引入数控技术提供了借鉴经验,更为学校数控维修专业的开设和发展创造条件。

尹竹帅[9](2020)在《面向智能APP的数控系统开放技术研究》文中研究表明随着智能制造的快速发展,用户的需求越来越多样化,智能型数控系统对开放式有了新的要求,用户需要获取数控系统的内部数据,开发质量提升、工艺优化、健康保障以及生产管理等方面的智能应用,并且集成到智能型数控系统上,满足用户越来越多的定制化功能。智能型数控系统不仅仅是一个产品,也是一个用户可以集成自己用户软件的开放式平台。因此,本文以华中9型数控系统为目标样机,提出一种面向智能APP的数控系统开放技术。本文的主要研究内容如下:论文首先针对原数控系统开放技术只能支持单应用,不能支持多应用的问题,采用了向外提供基于NC-Link协议,支持多应用的NC-API的方法。除此之外,针对原数控系统缺乏便捷式用户自主集成应用的功能,本文提出了面向多进程的用户软件管理方案,来保证开放式数控系统能够支持多应用。同时,为满足开放式数控系统稳定性要求,以及不同应用场景的解决方案,智能型数控系统需要既能支持单机版工作模式,又能满足上下位机的工作模式。由于存在数控系统原NC-API的数据访问模式采用的是同步数据访问,无法支持多应用同机运行,同时没有在应用层采用标准协议,缺乏专业性设计,没有实现接口通用等问题。因此,本文设计并研究了一种基于NC-Link标准的NC-API,利用数据的动态映射对NC-API进行分类处理,将NC-API的数据访问模式从同步式数据访问变为异步式数据访问。在原NC-API的基础上,基于NC-Link协议,采用动态的数据镜像的方式实现NC-API。数据获取的方式从直接获取变为间接获取,可支持上下位机模式,又能够支持单机版模式,使数控系统的稳定性、安全性增加。原数控系统的各个功能是以功能模块的形式嵌入到数控系统当中,用户无法将本地功能应用直接添加,需要依赖数控系统厂家进行编译、发布,无法将第三方智能应用集成到开放式数控系统上。因此,本文设计了一种面向多应用的用户软件管理技术。采用多进程的应用与管理技术设计APP Center,改变以往功能模块以菜单树的风格嵌入到数控系统中的形式,可将用户需求以APP的形式集成到APP Center上,对APP根据功能属性进行分组管理,实现检索向导功能。APP Center可支持APP运行,实现APP下载、添加、删除、位置调序等基本功能。同时HMI界面根据车间实际操作情况,对虚拟按键进行优化,避免工人由于按键过小操作失误,并对HMI整体进行美观设计。本文在最后开发了一个智能型应用软件,应用了基于NC-Link的NC-API,以及面向多应用的用户软件管理技术,在数控系统上下位机的应用场景中,验证了面向多应用的NC-API以及APP管理技术的可行性。经测试结果分析,本文所开放的NCAPI能够按预期获取数控系统中的数据,APP Center能够按预期正常对APP实现运行与管理。

阮建光[10](2020)在《开放式数控系统流程图控制软件的研究与开发》文中研究指明随着科学技术的快速发展,数控系统在各个领域中的应用越来越广泛。与此同时,各个数控厂家的竞争也愈发激烈,提高产品加工精度、缩短工程处理时间、简化系统编程难度都是各个厂家不断追求的目标。对于数控编程而言,传统的命令行编程与PLC编程需要操作人员具备一定的专业知识,提高了企业的用人标准与员工的培养成本。因此开发一款操作简便、专业知识要求较低的数控软件对提高数控系统的市场竞争力具有重要的意义。本文将数控技术与流程图编程结合,以全软式数控系统Linux CNC为平台,开发出一套流程图控制软件以实现数控机床的逻辑控制。流程图控制软件集成了程序编辑、机床控制与运行监控等功能,包含编程模块、仿真模块与运行模块三个组成部分。编程模块使用图形化编程工具Qt进行开发,设计了编程模块主界面、流程图元件库及流程图的存储结构,实现了流程图程序的绘制、编辑、保存与加载等功能。仿真模块采用面向对象的编程方式,利用哈希表对流程图数据进行管理,并通过共享内存完成与运行模块之间的通信,实现了程序的仿真与运行监控功能。运行模块通过对流程图程序的读取并将其映射为有向图,利用邻接表存储其数据并按照逻辑顺序对其中内容进行解释执行,结合Linux CNC硬件抽象技术,实现了对数控系统软、硬件的控制。最后,将流程图控制软件应用于数控车床项目当中,设计流程图程序实现了车床加工流程的控制,验证了流程图控制软件的实用性及可靠性。目前,该流程图控制软件已经得到商用,具有较好的实用价值与市场竞争力。

二、数控系统的发展趋势—开放式数控系统(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、数控系统的发展趋势—开放式数控系统(论文提纲范文)

(1)面向数控系统的自适应实时调度算法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 论文的研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 工业革命与数控系统的发展
        1.2.2 国外研究现状
        1.2.3 数控系统的实时性需求
        1.2.4 数控系统的自适应性需求
        1.2.5 数控系统的低能耗需求
    1.3 论文选题的动机及意义
    1.4 论文结构与研究内容
第2章 实时调度理论与方法
    2.1 实时调度相关理论
        2.1.1 基本概念
        2.1.2 任务的相关性
        2.1.3 任务的分类
        2.1.4 调度算法的性能评价标准
    2.2 实时调度算法的分类
    2.3 常用的实时调度策略
        2.3.1 时间驱动(Time-driven)调度策略
        2.3.2 优先级驱动(Priority-driven)调度策略
    2.4 混合任务调度算法
    2.5 本章小结
第3章 自适应调度算法
    3.1 基本概念
    3.2 自适应系统
        3.2.1 自适应系统分类
        3.2.2 自适应系统的特点
    3.3 自适应调度算法
        3.3.1 基于准入控制的策略
        3.3.2 基于反馈控制的实时调度策略
        3.3.3 弹性调度算法
    3.4 本章小结
第4章 面向混合任务的反馈调度算法
    4.1 相关研究
    4.2 任务模型与假设
    4.3 资源预留与常带宽服务器
        4.3.1 资源预留
        4.3.2 常带宽服务器
    4.4 自适应带宽服务器(ABS)
        4.4.1 反馈控制回路
        4.4.2 ABS服务器控制模型
        4.4.3 ABS模型中控制器设计
        4.4.4 ABS服务器中监管器的设计
    4.5 AHSF框架
        4.5.1 相关研究
        4.5.2 调度模型
        4.5.3 调度流程
    4.6 实验验证与分析
        4.6.1 针对软实时任务的测试
        4.6.2 针对混合任务的测试
    4.7 本章小结
第5章 面向混合任务自适应总带宽服务器算法
    5.1 相关研究
    5.2 系统模型和总带宽服务器算法
        5.2.1 系统模型
        5.2.2 总带宽服务器算法
    5.3 自适应总带宽服务器(ATBS)
    5.4 基于资源回收的ATBS算法(ATBSRR)
    5.5 仿真实验
        5.5.1 仿真方法
        5.5.2 实验结果
    5.6 本章小结
第6章 基于混合遗传算法的低能耗实时调度
    6.1 相关研究
    6.2 系统模型与问题描述
    6.3 混合变邻域搜索的遗传算法
    6.4 变邻域搜索
    6.5 实验
        6.5.1 实验设计
        6.5.2 对比实验
    6.6 本章小结
第7章 结束语
    7.1 全文总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(2)工业自动化控制系统的HMI组件设计与实现(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外相关领域研究现状
        1.2.1 运动控制系统发展概述
        1.2.2 数据采集技术发展及面临问题
        1.2.3 人机界面技术现状
    1.3 主要研究内容及安排
第2章 OpenSCADA集成开发平台
    2.1 OpenSCADA平台
        2.1.1 平台介绍及功能模块分析
        2.1.2 OpenSCADA与 HMI组件
    2.2 数据采集方法研究与对比
        2.2.1 基于标准通信接口的数据采集方法
        2.2.2 基于PLC的数据采集方法
        2.2.3 外接传感器的数据采集方法
        2.2.4 数据采集方法分析对比
    2.3 OpenSCADA数据采集机制
    2.4 本章小结
第3章 面向机床的BP神经网络温度预测研究
    3.1 预测模型对比分析
        3.1.1 时间序列预测方法
        3.1.2 机器学习方法
        3.1.3 神经网络方法
    3.2 BP神经网络原理
    3.3 算法设计及改进
    3.4 网络建模
    3.5 仿真实验与分析
        3.5.1 参数设置
        3.5.2 预测结果对比
        3.5.3 误差分析
    3.6 本章小结
第4章 HMI组件设计与实现
    4.1 实验环境搭建
        4.1.1 龙芯3A4000+7A台式机主板(LX-6901)
        4.1.2 OpenSCADA平台安装
    4.2 开放式数控系统数据采集
        4.2.1 数据采集
        4.2.2 数据库设计
        4.2.3 人机界面设计与性能测试
    4.3 机床传感器数据采集与预警处理
        4.3.1 采集通信模块设计
        4.3.2 多线程设计
        4.3.3 温度湿度传感器数据采集
        4.3.4 热误差补偿模型
        4.3.5 热误差模型测试
    4.4 本章小结
第5章 总结与思考
    5.1 全文总结
    5.2 工作思考
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(3)一种隐形数控软件系统及其实现方法的研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的与意义
        1.1.1 课题背景
        1.1.2 本文研究的目的与意义
    1.2 开放式数控系统的研究现状及开放化程度分析
        1.2.1 硬件实现平台的研究现状
        1.2.2 数控软件系统的研究现状
        1.2.3 开放化程度的分析
    1.3 网络化数控系统的研究现状
    1.4 隐形数控系统实现面临的主要问题
    1.5 本文的主要研究内容
第2章 隐形数控系统的概念及其总体结构的研究
    2.1 隐形数控系统工作样式的设计
        2.1.1 隐形数控系统的部署样式
        2.1.2 隐形数控系统的运营模式
    2.2 隐形数控软件系统开放性特征的分析
    2.3 隐形数控软件系统实现机制的研究
        2.3.1 数控功能模块的实现机制
        2.3.2 数控能力的实现机制
    2.4 隐形数控系统实现的可行性分析
        2.4.1 数控域分布式部署的可行性分析
        2.4.2 基于因特网通信的可行性分析
        2.4.3 隐形数控软件系统面向服务思想的实现机制的可行性分析
    2.5 隐形数控系统的概念和总体结构
        2.5.1 隐形数控系统的概念和特点
        2.5.2 隐形数控系统的总体结构
    2.6 本章小结
第3章 隐形数控平台的研究与实现
    3.1 隐形数控平台的系统设计需求分析
        3.1.1 业务需求分析
        3.1.2 用户需求分析
        3.1.3 功能需求分析
    3.2 隐形数控平台总体结构的设计
        3.2.1 领域驱动设计的概述
        3.2.2 隐形数控平台微服务的拆分和定义
        3.2.3 隐形数控平台的总体结构
    3.3 隐形数控平台微服务的实现
        3.3.1 身份与访问微服务
        3.3.2 服务粒度微服务
        3.3.3 注册微服务
        3.3.4 数控能力微服务
    3.4 隐形数控平台微服务的单元测试和性能测试
        3.4.1 单元测试
        3.4.2 性能测试
    3.5 本章小结
第4章 数控指令解释服务的研究与实现
    4.1 数控解释器的概述
        4.1.1 数控语言的概述
        4.1.2 语言处理器概述
        4.1.3 当前数控解释器存在的问题
    4.2 解释功能可动态配置的实现机制的研究
    4.3 原子解释器的实现
        4.3.1 词法&语法分析器
        4.3.2 语义分析器
        4.3.3 合成处理器
    4.4 复合解释器的实现
    4.5 数控指令解释服务的实现与测试
        4.5.1 数控指令解释服务的实现
        4.5.2 数控指令解释服务的测试
    4.6 本章小结
第5章 隐形数控软件系统的测试与验证
    5.1 隐形数控软件系统前端的研究与实现
    5.2 隐形数控平台的系统测试
        5.2.1 提供者发布/更改/删除数控服务用例测试
        5.2.2 消费者订阅/取消订阅数控服务用例测试
        5.2.3 消费者定制/更改/操作数控能力用例测试
    5.3 隐形数控软件系统可行性的验证
        5.3.1 定制和操作铣削数控能力
        5.3.2 传输和缓存加工指令
        5.3.3 绘制刀具路径
        5.3.4 结果分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历

(4)基于μC/GUI的可重构数控系统人机界面的设计与实现(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 可重构数控系统国内外研究现状
        1.2.1 概述
        1.2.2 国内外研究现状
    1.3 可重构数控系统人机界面概述
    1.4 本文的主要研究内容
    1.5 论文组织架构
第2章 可重构数控系统软硬件平台方案
    2.1 嵌入式操作系统分析及选型
    2.2 人机界面开发环境
    2.3 硬件结构
        2.3.1 ARM概述及其特点
        2.3.2 S3C2410处理器
    2.4 本章小结
第3章 可重构数控系统软件开发环境
    3.1 可重构数控系统软件开发模式
    3.2 可重构数控系统软件开发环境
    3.3 μC/OS-II和μC/GUI的移植
        3.3.1 μC/OS-II操作系统的移植
        3.3.2 μC/GUI移植
    3.4 本章小结
第4章 可重构数控系统人机界面的建模
    4.1 概述
    4.2 模块划分及功能需求分析
    4.3 静态结构描述与动态对象行为模型相结合的模型
        4.3.1 静态结构模型
        4.3.2 动态对象行为模型
    4.4 界面模型的构建
        4.4.1 基于功能划分的静态模型
        4.4.2 静态结构模型
        4.4.3 动态行为模型
    4.5 本章小结
第5章 可重构数控系统人机界面的实现
    5.1 COM组件的基本概念及特性
    5.2 基于COM技术的人机界面组件的设计
    5.3 组件在系统环境中的运行
    5.4 人机界面的设计实现
        5.4.1 界面外观及框架设计
        5.4.2 按键消息处理机制
        5.4.3 界面闪烁问题的解决
        5.4.4 界面实现
    5.5 功能测试
    5.6 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(5)基于边缘计算的智能数控系统实现方法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究背景及意义
    1.2 数控系统架构现状及发展趋势
    1.3 云架构数控系统研究现状
    1.4 边缘计算架构数控系统研究现状
        1.4.1 边缘计算架构研究现状
        1.4.2 边缘计算数控系统技术应用
    1.5 当前研究存在的问题
    1.6 论文的主要研究内容
第2章 边缘计算数控系统体系架构设计
    2.1 引言
    2.2 智能制造下的边缘计算体系架构
        2.2.1 边缘的概念与特点
        2.2.2 边缘计算在智能制造中的体系层级
    2.3 边缘计算数控系统体系环境建模
        2.3.1 数控系统中边缘计算智能功能
        2.3.2 数控系统中边缘计算物理平台
    2.4 边缘计算数控系统总体架构设计
    2.5 机床数控系统模拟测试平台
        2.5.1 机床执行端设备模拟
        2.5.2 机床边缘控制模拟测试软件
    2.6 本章小结
第3章 边缘计算架构数控系统的关键模块开发
    3.1 引言
    3.2 边缘计算数控系统的程序开发模式
        3.2.1 基于模块化设计的边缘计算数控系统
        3.2.2 子模块间交互调度及内部代码设计模式
        3.2.3 插补子模块程序接口及代码调度示例
    3.3 边缘计算数控系统平台集成
    3.4 边缘运动控制模块设计
        3.4.1 Sercos-Ⅲ的通讯程序设计
        3.4.2 基于Sercos的机床边缘运动控制技术
    3.5 边缘逻辑控制模块设计
        3.5.1 边缘逻辑控制模块的搭建
        3.5.2 基于软PLC的边缘逻辑控制程序设计
    3.6 边缘计算服务器搭建
        3.6.1 云存储服务器搭建
        3.6.2 云计算服务器搭建
        3.6.3 工业云平台物联网接入
    3.7 边缘计算数控系统的搭建与调试
        3.7.1 边缘数控系统执行模块搭建及调试
        3.7.2 边缘计算数控系统的云环境搭建及调试
    3.8 本章小结
第4章 基于边云协同的数控系统感知与分析技术
    4.1 引言
    4.2 基于边云协同的数控系统感知与分析模块总体架构
    4.3 数据实时感知技术基础
        4.3.1 高速信号采集数据流模型
        4.3.2 经典采样定理理论
        4.3.3 高速信号采样通讯方式
        4.3.4 RTX实时系统及时钟性能分析
    4.4 数据实时采集周期的智能补偿策略
        4.4.1 时钟周期累积误差智能补偿
        4.4.2 时钟周期临界误差智能补偿
        4.4.3 时钟周期优先级误差智能补偿
    4.5 智能实时采样补偿策略应用与验证
    4.6 多源感知数据的智能融合关联策略
        4.6.1 多尺度感知数据的智能融合方法
        4.6.2 多源数据的智能关联方法
    4.7 智能融合关联策略实验验证
    4.8 边云混合交互的多维关联数据智能分析
        4.8.1 加工参数驱动的动态关联分析模型
        4.8.2 基于边云混合的智能关联仿真分析
    4.9 本章小结
第5章 基于边云协同的加工优化与控制技术
    5.1 引言
    5.2 基于边云协同的铣削力优化理论研究
        5.2.1 整体螺旋刃立铣刀铣削机理
        5.2.2 铣削力波动建模
        5.2.3 虚拟刃投影等效替换方法
    5.3 铣削力波动特征理论推导
        5.3.1 铣削力波动一致性
        5.3.2 铣削力波动的周期性
        5.3.3 铣削力波动的对称性
        5.3.4 铣削力波动强度指数
    5.4 铣削力波动理论实验验证
    5.5 基于边云协同的铣削力优化知识集搭建
        5.5.1 边缘端铣削力波动预测方法
        5.5.2 基于边云协同的铣削力离线优化方法
    5.6 边缘数控系统加工实验测试
        5.6.1 基于边云协同的在线控制测试
        5.6.2 基于边云协同的离线铣削力参数优化测试
    5.7 本章小结
结论
参考文献
附录 G代码插补子模块代码程序开发示例
攻读博士学位期间发表的论文及专利
致谢

(6)数控技术发展状况及在智能制造中的作用(论文提纲范文)

数控技术与智能制造发展现状
    1数控技术发展现状
    2国内数控技术发展过程中遇到的问题
        2.1创新不足
        2.2自动化程度不高
        2.3开放性数控系统发展不足
    3智能制造发展现状
数控技术发展趋势与智能制造发展挑战
    1数控技术发展趋势
        1.1自动化程度更高
        1.2开放化、网络化、智能化
    2智能制造发展挑战
数控技术在智能制造中的应用
结论

(7)电火花线切割数控机床智能控制(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 电火花加工基本原理
    1.2 电火花加工分类及特点
    1.3 数控系统发展历史及趋势
        1.3.1 数控系统发展史
        1.3.2 数控系统发展趋势
第2章 数控系统总体设计
    2.1 数控系统总体设计
        2.1.1 数控系统设计基本原则
        2.1.2 数控系统的组成
第3章 总体控制方案设计
    3.1 数控系统选型
        方案一:CNC+PC
        方案二:PC+运动控制卡
        方案三:全软件型NC
    3.2 电火花线切割机床伺服控制系统设计
        3.2.1 数控系统伺服控制原理
        3.2.2 伺服系统的基本组成
        3.2.3 电火花成形机床伺服控制系统的实现
    3.3 数控系统硬件结构图
    3.4 小结
第4章 数控系统软件设计
    4.1 数控系统软件总体设计
        4.1.1 数控系统软件结构形式
    4.2 电火花成形机床数控系统工作过程
    4.3 电火花成形加工数控系统软件功能模块设计
        4.3.1 数控系统人机界面设计
        4.3.2 数控系统功能模块设计
        4.3.3 数控系统多轴控制模块设计
    4.4 数控系统译码模块设计
        4.4.1 数控系统译码模块功能概述
        4.4.2 数控加工程序诊断
        4.4.3 数控系统译码模块程序实现
    4.5 小结
第5章 上位机编程代码与编程软件
    5.1 3B编程代码
        5.1.1 3B代码输入格式
        5.1.2 直线3B代码
        5.1.3 圆弧的3B代码
    5.2 KS线切割数控自动编程软件系统
        5.2.1 KS编程系统基本术语
        5.2.2 KS编程系统常用功能介绍
    5.3 小结
第6章 除丝系统设计
    6.1 控制系统硬件选型
        6.1.1 上位机的选择
        6.1.2 下位机PLC的选择
        6.1.3 硬件连接与组装
    6.2 程序流程
        6.2.1 主程序设计
        6.2.2 初始化程序设计
        6.2.3 除丝程序设计
    6.3 除丝小结
结论
参考文献
在学研究成果
致谢

(8)普通车床数控化改造设计与实施(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 数控机床及发展历史
    1.2 数控机床的发展趋势
    1.3 数控机床的特点
    1.4 国内外数控机床改造的现状
        1.4.1 普通机床数控化改造的优越性
        1.4.2 国外数控机床改造的现状
        1.4.3 国内数控机床改造的现状
    1.5 研究本选题的提出依据
    1.6 本次课题的主要内容
    1.7 本章小结
第二章 普通机床数控化改造的可行性分析和技术准备
    2.1 普通机床的数控化改造理念
    2.2 普通机床数控化改造的可行性分析
    2.3 改造前的技术准备
    2.4 本章小结
第三章 普通机床数控化改造中数控系统的选择
    3.1 数控系统概述
        3.1.1 数控系统的基本组成
        3.1.2 数控系统的基本工作原理
        3.1.3 数控系统的演变
    3.2 数控系统的开放要求
        3.2.1 传统数控系统存在的问题
        3.2.2 开放式数控系统的定义及特征
        3.2.3 国内外对开放式数控系统的研究状况
        3.2.4 开放式数控系统的典型结构类型
    3.3 普通机床数控化改造中数控系统的选择
    3.4 开放式数控系统在普通机床数控化改造中的理论研究
        3.4.1 “IPC+运动控制卡”开放式数控车削系统硬件的构建
        3.4.2 “工控机+运动控制卡”开放式数控车削系统软件结构分析
    3.5 本章小结
第四章 普通机床数控化改造中机械部件的改造探讨
    4.1 机械部件改造的总原则
    4.2 机床进给传动系统的改造
        4.2.1 数控机床进给传动系统的基本构成
        4.2.2 数控机床进给传动系统的要求
        4.2.3 进给部件中运动转换机构的选择
        4.2.4 进给部件总体改造方案的确定
    4.3 自动换刀装置的选型
        4.3.1 数控车床刀架的基本要求
        4.3.2 数控车床刀架结构与选型
        4.3.3 自动转位刀架的选刀过程
        4.3.4 自动转位刀架的安装
    4.4 脉冲编码器的选用与安装
        4.4.1 脉冲编码器的选用
        4.4.2 脉冲编码器的安装
    4.5 主传动系统的改造
        4.5.1 主传动系统的特点
        4.5.2 主传动的变速方式
    4.6 导轨的修复
    4.7 数控化改造后的检验精度与分析
        4.7.1 横向、纵向导轨精度检测
        4.7.2 刀架转位的重复定位精度检测
        4.7.3 工作精度检测
    4.8 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士期间已发表的论文
致谢

(9)面向智能APP的数控系统开放技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题研究背景与意义
    1.3 课题研究现状
    1.4 本文主要研究内容及组织结构
2 智能型数控系统开放技术框架
    2.1 开放式数控系统API技术
    2.2 多进程管理模式的特性
    2.3 不同场景下的开放性方案
    2.4 本章小结
3 基于NC-Link标准的NC-API设计
    3.1 基于共享内存的动态数据镜像
    3.2 数据的动态映射设计
    3.3 历史数据访问服务的设计
    3.4 本章小结
4 面向多应用的用户软件管理技术
    4.1 APP Center功能分析
    4.2 检索导向功能设计
    4.3 多应用管理功能的实现
    4.4 本章小结
5 基于NC-API的 APP管理模式的应用案例
    5.1 基于传感器的智能APP的设计
    5.2 智能APP在 APP Center上的集成方法
    5.3 APP运行结果分析
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 课题展望
致谢
参考文献

(10)开放式数控系统流程图控制软件的研究与开发(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 数控系统的发展历史
    1.3 国内外研究现状
    1.4 开放式数控系统的发展趋势
    1.5 课题的提出
    1.6 课题研究内容与论文架构
第二章 软件总体方案设计
    2.1 系统平台的选择
        2.1.1 LinuxCNC数控平台
        2.1.2 Linux操作系统的实时性扩展
    2.2 流程图控制软件
        2.2.1 流程图控制软件需求分析
        2.2.2 流程图控制软件总体架构设计
    2.3 本章小结
第三章 流程图编程模块的设计与实现
    3.1 Qt开发框架介绍
        3.1.1 事件处理机制
        3.1.2 信号与槽机制
    3.2 程序流程图设计
        3.2.1 程序流程框图分类设计
        3.2.2 程序流程图存储结构设计
    3.3 流程图绘制的实现
        3.3.1 QGraphic绘图框架
        3.3.2 绘图场景类与视图类的实现
        3.3.3 流程框图的绘制
        3.3.4 流程线的绘制
    3.4 编程模块功能的具体实现
        3.4.1 编程模块界面的设计
        3.4.2 流程图的编辑操作
        3.4.3 流程框图的查找、替换
        3.4.4 流程图的保存与加载
    3.5 本章小结
第四章 仿真模块的设计与实现
    4.1 仿真模块界面设计
    4.2 仿真元件的设计与实现
    4.3 流程图程序运行状态的监控
    4.4 本章小结
第五章 流程图运行模块的设计与实现
    5.1 模块间的通信
    5.2 LinuxCNC硬件抽象层
    5.3 流程图程序的数据结构
    5.4 流程图程序的执行
        5.4.1 运行模块的运行方式
        5.4.2 框图信息类的构造
        5.4.3 运算与逻辑表达式的执行
        5.4.4 数控系统控制的实现
        5.4.5 子流程图程序与脚本程序的执行
    5.5 本章小结
第六章 流程图控制软件的测试与应用
    6.1 软件各功能模块测试
        6.1.1 编程模块编辑功能测试
        6.1.2 运行模块测试
    6.2 流程图控制软件于数控车床项目中的应用
    6.3 本章小结
总结与展望
    1.总结
    2.展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件

四、数控系统的发展趋势—开放式数控系统(论文参考文献)

  • [1]面向数控系统的自适应实时调度算法研究[D]. 彭阿珍. 中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所), 2021(09)
  • [2]工业自动化控制系统的HMI组件设计与实现[D]. 李泽阳. 中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所), 2021(08)
  • [3]一种隐形数控软件系统及其实现方法的研究[D]. 刘里斯. 哈尔滨工业大学, 2021
  • [4]基于μC/GUI的可重构数控系统人机界面的设计与实现[D]. 姚文姣. 中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所), 2021(08)
  • [5]基于边缘计算的智能数控系统实现方法研究[D]. 孟博洋. 哈尔滨理工大学, 2021
  • [6]数控技术发展状况及在智能制造中的作用[J]. 王眇,张振明,李龙,谢云. 航空制造技术, 2021(10)
  • [7]电火花线切割数控机床智能控制[D]. 才群. 内蒙古科技大学, 2020(06)
  • [8]普通车床数控化改造设计与实施[D]. 朱龙飞. 武汉工程大学, 2020(01)
  • [9]面向智能APP的数控系统开放技术研究[D]. 尹竹帅. 华中科技大学, 2020(01)
  • [10]开放式数控系统流程图控制软件的研究与开发[D]. 阮建光. 华南理工大学, 2020(02)

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数控系统的发展趋势——开放式数控系统
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