问:一篇关于数控的论文。

国内外1数控系统的发展

随着计算机技术的飞速发展，传统制造业开始了根本性的变革，发达国家投入巨资研发现代制造技术，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集成了微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术。它具有高精度、高效率和柔性自动化的特点，对制造业实现柔性自动化、集成化和智能化起着决定性的作用。目前，数控技术正在发生根本性的变化，从专用的闭环控制模式向通用的开放式实时动态全闭环控制模式转变。在集成化的基础上，数控系统实现了超薄和超小型化；在智能化的基础上，集成了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术。数控系统实现了高速、高精度、高效率的控制，能够自动校正、调整和补偿加工过程中的各种参数，从而实现在线诊断和智能故障处理。在网络化的基础上，CAD/CAM与数控系统集成，机床网络化，实现集中控制的群控加工。

长期以来，我国的数控系统是传统的封闭体系结构，数控系统只能作为非智能机床的运动控制器。加工过程的变量根据经验以固定参数的形式预先设定，在实际加工前手工或通过CAD/CAM和自动编程系统编制加工程序。CAD/CAM与CNC之间没有反馈控制环节，CNC在整个制造过程中只是一个闭合的开环执行机构。在复杂环境和多变条件下，刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速度、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数无法根据现场环境中的外界干扰和随机因素进行实时动态调整，CAD/CAM中的设定值也无法通过反馈控制进行随机修正，从而影响了数控机床的工作效率和产品的加工质量。可以看出，传统数控系统固定的程序控制方式和封闭的体系结构已经制约了数控向多变量智能控制的发展，已经不适应日益复杂的制造工艺。因此，改造数控技术势在必行。

2数控技术发展趋势

2.1性能发展方向

(1)高速、高精度、高效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统和带有高分辨率绝对检测元件的交流数字伺服系统，以及改善机床动静态特性的有效措施，大大提高了机床的高速、高精、高效。

(2)柔性包括两个方面:数控系统本身的柔性，数控系统的模块化设计，功能覆盖面大，剪裁性强，容易满足不同用户的需求；群控系统的灵活性，同一个群控系统可以根据不同生产过程的要求自动、动态地调整物流和信息流，从而最大限度地发挥群控系统的效率。

(3)以减少工序和辅助时间为主要目的的工序复杂化和多轴复合加工正在向多轴多系列控制功能发展。数控机床的工艺复合是指工件在机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转盘等多种措施，进行多工序、多曲面的复合加工。西门子880系统控制的轴数可达24个。

(4)实时智能化早期的实时系统通常是针对相对简单的理想环境，其作用是如何调度任务，保证任务在规定的时限内完成。而人工智能则试图用计算模型来实现人类的各种智能行为。随着科学技术的发展，实时系统和人工智能相互结合，人工智能向着具有实时响应的更现实的领域发展，而实时系统也向着具有智能行为的更复杂的应用发展，从而产生了实时智能控制的新领域。在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展:自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。例如，数控系统配备了编程专家系统、故障诊断专家系统、自动参数设置、自动刀具管理和补偿等自适应调节系统，在高速加工时的综合运动控制中引入了提前预测和预算、动态前馈等功能，在压力、温度、位置和速度控制中采用模糊控制，使数控系统的控制性能大大提高，从而达到最优控制的目的。

2.2功能发展方向

(1)用户界面图形用户界面是数控系统与用户之间的对话界面。由于不同的用户对界面有不同的要求，开发用户界面的工作量是巨大的，用户界面已经成为计算机软件开发中最难的部分之一。目前，互联网、虚拟现实、科学计算可视化和多媒体技术也对用户界面提出了更高的要求。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色三维动态图形显示和图形仿真。

(2)科学计算的可视化科学计算的可视化可以用来高效地处理和解释数据，使信息交流不再局限于文字和语言，而是可以直接使用图形、图像、动画等可视化信息。可视化技术与虚拟环境技术的结合进一步拓宽了无图纸设计、虚拟样机技术等应用领域，对于缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。在数控技术领域，可视化技术可用于CAD/CAM，如自动编程设计、自动参数设置、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示、加工过程的可视化仿真演示等。