一、概述
　　
　　1智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)內(nèi)涵
　　
　　智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)是研究將被加工件的幾何信息和加工工藝信息等經(jīng)智能化交流伺服系統(tǒng)處理，轉(zhuǎn)換成一系列運動、動作指令，輸送給伺服電動機來完成工件加工的一門技術(shù)。
　　
　　2智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)的地位和作用
　　
　　在先進制造技術(shù)中，智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)是柔性制造自動化技術(shù)的最重要的基礎(chǔ)技術(shù)，具有智能化交流伺服系統(tǒng)的數(shù)控機床對通用加工具有良好的適應(yīng)性，為單件、中小批量常規(guī)零件或常規(guī)復(fù)雜零件的加工提供了高效的自動化加工手段。
　　
　　二、智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)前沿分析
　　
　　121世紀初十年的需求
　　
　　高精度、高速化、高柔性化、高可靠性、復(fù)合加工功能、智能化和基于工業(yè)PC機的開放式的智能數(shù)控系統(tǒng)。
　　
　　2智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢
　　
　　(1)能進行高速、高精度和多軸(5軸以上)聯(lián)動加工。
　　
　　(2)高可靠性。
　　
　　(3)具有一定智能化能力。
　　
　　(4)有完善的監(jiān)控和診斷能力。
　　
　　(5)易于進線或聯(lián)網(wǎng)。
　　
　　(6)簡化編程和能進行圖形仿真。
　　
　　(7)可控制多種外圍設(shè)備。
　　
　　3智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展前沿分析
　　
　　高性能智能化交流伺服系統(tǒng)的研究是智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的前沿。將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、模糊邏輯及遺傳算法等人工智能系統(tǒng)與現(xiàn)代交流伺服控制理論方法相結(jié)合，研究適合高性能智能化交流伺服系統(tǒng)的控制方法：分層遞階智能控制、定性與定量控制的協(xié)調(diào)方法、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并行學習算法、智能容錯魯棒控制器設(shè)計及智能控制的穩(wěn)定性分析方法。使交流伺服系統(tǒng)的性能達到快響應(yīng)、高精度、魯棒性及高可*性智能化的目標，并能在高精度數(shù)控機床中得到應(yīng)用。
　　
　　4智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展特點
　　
　　(1)選用高速32位處理機，采用高速高精度采樣插補，大幅度提高采樣頻率，根據(jù)被插補曲線曲率的變化，自適應(yīng)地調(diào)節(jié)進給速度并自動進行加減速控制。
　　
　　(2)采用智能化交流伺服系統(tǒng)，實現(xiàn)多軸控制。
　　
　　(3)采用基于工業(yè)PC機的開放式數(shù)控系統(tǒng)，彩色CRT圖形顯示，人機對話及自動診斷功能，具有多種監(jiān)控、監(jiān)測和補償功能。
　　
　　(4)有很強的網(wǎng)絡(luò)功能，系統(tǒng)化功能和通信功能，實現(xiàn)標準化、通用化和模塊化。
　　
　　(5)采用轉(zhuǎn)角棗線位移雙閉環(huán)位置控制，實時映射加工控制以及位姿自適應(yīng)控制。
　　
　　三、智能數(shù)控系統(tǒng)重要技術(shù)分析與預(yù)測
　　
　　1智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)概要
　　
　　(1)高可*性。選用高速的586、686等新型高性能CPU作為系統(tǒng)的運算和控制核心。CPU主要完成系統(tǒng)管理、人機交互、動態(tài)顯示、預(yù)處理和插補計算等任務(wù)。提高系統(tǒng)集成度，嚴把質(zhì)量關(guān)，在軟件設(shè)計、電源設(shè)計、接插件設(shè)計、接地與屏蔽設(shè)計等方面采用強抗干擾、高可*性設(shè)計，從而全面提高系統(tǒng)的可*性。
　　
　　(2)高精度控制。數(shù)控系統(tǒng)的控制精度，是保證數(shù)控機床加工精度的關(guān)鍵。數(shù)控系統(tǒng)對機床的各坐標軸采用高精度智能化交流伺服系統(tǒng)驅(qū)動控制。高精度智能化交流伺服系統(tǒng)由智能控制器、自動檢測和自動識別技術(shù)與586或686微機、新型功率電子器件(IGBT)的逆變器、數(shù)字信號處理器(DSP)、數(shù)字式位置傳感器、SPWM以及交流永磁同步電動機或籠型異步伺服電動機構(gòu)成。利用知識工程、機器學習、人工智能技術(shù)、實序邏輯模型、模糊Petri網(wǎng)的原理和方法，建立適合于復(fù)雜交流伺服系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)，廣義知識表示及知識的自動獲取方法，為綜合智能控制提供信息基礎(chǔ)。將模糊邏輯、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法和專家系統(tǒng)所具有的特性(自學習、自組織、自識別)集中于交流伺服控制器上，設(shè)計出不依賴于對象模型的智能控制器，這是智能化交流伺服系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
　　
　　(3)操作方便。在操作方面，利用多媒體技術(shù)，增加觸摸屏操作功能及語音提示功能，使系統(tǒng)的使用更加方便。
　　
　　(4)加工信息獲取的自動化。在加工信息獲取方面，往上實現(xiàn)CAD/CAM/CNC一體化，使復(fù)雜工作的加工更加容易；往下增加實物映身加工功能，實現(xiàn)無程序數(shù)控加工。
　　
　　(5)功能先進。一方面采用新型現(xiàn)場總線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，增加網(wǎng)絡(luò)實時控制功能，使數(shù)控機床可以方便地組成生產(chǎn)線，由中央計算機進行統(tǒng)一管理和控制，提高機床的運行效益，在此基礎(chǔ)上，還可進一步構(gòu)成FMS和CIMS；另一方面采用位姿自適應(yīng)控制功能，使單件小批量工件加工時，無須采用精密夾具或進行人工找正，提高加工過程的敏捷性。
　　
　　(6)模塊化開放式結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)軟件及硬件均采用模塊化開放式結(jié)構(gòu)，不僅使系統(tǒng)配置靈活，可適用于車床、銑床、鉆床、磨床、加工中心及電加工機床等各類設(shè)備，而且還使系統(tǒng)易于擴充功能和升級。 　　
　　
　　2智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)研究開發(fā)預(yù)測
　　
　　(1)研究開發(fā)的增長率。通過“八五”攻關(guān)，我國數(shù)控技術(shù)，特別是其核心技術(shù)棗數(shù)控系統(tǒng)已進入新的發(fā)展階段，已經(jīng)由引進、消化吸收進入了自主開發(fā)的新階段，為智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)的研究打下了技術(shù)基礎(chǔ)。該技術(shù)的研發(fā)費用的年增長率在10%以上。
　　
　　(2)社會條件制約。由于存在條塊分割、行業(yè)隔閡等問題，使國家對智能數(shù)控系統(tǒng)研究、生產(chǎn)組織與協(xié)調(diào)能力受到削弱，致使國家宏觀調(diào)控效果不佳，由此造成智能數(shù)控系統(tǒng)在研究開發(fā)上，技術(shù)力量分散，進而在一定程序上妨礙了智能數(shù)控系統(tǒng)的健康發(fā)展。
　　　　
　　(3)經(jīng)濟條件制約。國家在智能數(shù)控方面的投入較少，缺乏相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范和發(fā)展目標，這對智能數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生了不利影響。
　　
　　(4)實用化的時期預(yù)測。由于智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)還需進一步研究和完善，因此智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)實用化大約在2005年。
　　
　　3智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的突破點
　　
　　智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的突破點是高精度智能化交流伺服系統(tǒng)的研制，它的智能水平?jīng)Q定了數(shù)控系統(tǒng)的控制精度，是提高數(shù)控機床加工精度的關(guān)鍵技術(shù)。
　　
　　4市場預(yù)測
　　
　　智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)是先進制造技術(shù)的核心，關(guān)系到國家戰(zhàn)略地位和綜合國力的水平，其市場前景廣闊。預(yù)計到2010年，國產(chǎn)數(shù)控機床在國內(nèi)市場的占有率將達到50%，其中智能數(shù)控機床占20%。
　　
　　四、規(guī)劃發(fā)展項目建議
　　
　　1智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)在國外的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
　　
　　(1)智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)棗高性能智能化交流伺服系統(tǒng)的研究和開發(fā)應(yīng)用已引起國內(nèi)外的高度重視。國外已經(jīng)開發(fā)研制了通用的變頻器和高性能產(chǎn)品，許多類型的高精度交流伺服系統(tǒng)已成功運用到數(shù)控機床位置控制及電氣傳動執(zhí)行機構(gòu)中，國內(nèi)在這方面的研究處于比較低的水平，實用化與國產(chǎn)化水平較低，沒有形成相應(yīng)的產(chǎn)品系列，無法滿足工業(yè)的需要，仍有待進行深入的研究。其發(fā)展趨勢是研究高精度、高可*性、快響應(yīng)的智能化交流伺服系統(tǒng)的控制理論方法與檢測技術(shù)。 　
　　
　　(2)智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的一個顯著特點是基于工業(yè)PC機的開放式數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)。工業(yè)PC機以高性能、低價格、高可*性和開放的結(jié)構(gòu)進入數(shù)控系統(tǒng)領(lǐng)域，使數(shù)控系統(tǒng)更具開發(fā)能力，更能實現(xiàn)高精度加工，提高分辨率，改善伺服跟蹤系統(tǒng)，控制功能更可*，而價格則大幅度下降。因此，近年來基于工業(yè) PC機的數(shù)控系統(tǒng)成為熱點開發(fā)的課題。國內(nèi)外各大數(shù)控公司都致力于開發(fā)新型開放式數(shù)控系統(tǒng)。
　　
　　發(fā)展趨勢是進一步研究可*性、實時性等一系列問題，為全開放式智能數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品走向市場鋪平道路。
　　
　　2規(guī)劃目標及重點
　　
　　在以下領(lǐng)域有較大創(chuàng)新和發(fā)展，其中有的領(lǐng)域接近或達到國際先進水平。
　　
　　(1)復(fù)雜交流伺服控制系統(tǒng)的傳感器信息融合處理技術(shù)，解決復(fù)雜的信息獲取，提高伺服系統(tǒng)的控制精度。
　　
　　(2)高精度數(shù)字伺服系統(tǒng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化、自學習、自組織及自識別的控制方法。
　　
　　(3)研制具有快響應(yīng)、高精度、魯棒性、高可*性及智能化性能的交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)。
　　
　　(4)實時性的保證問題的研究。實時性指系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理速度能滿足伺服驅(qū)動的要求，由于數(shù)控系統(tǒng)在位置控制時對控制時間滯后性相當敏感，所以對智能數(shù)控系統(tǒng)的實時性要求相當高。
　　
　　(5)高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究。為實現(xiàn)智能數(shù)控系統(tǒng)各組成部件之間的開放化，必須實現(xiàn)各部件的接口標準化。伺服驅(qū)動的接口主要以網(wǎng)絡(luò)型接口形式為主。為保證數(shù)控設(shè)備的伺服控制性能，用于高速伺服的通信網(wǎng)絡(luò)及接口技術(shù)是智能數(shù)控系統(tǒng)的重要技術(shù)。
　　
　　(6)軟件開發(fā)問題研究。長期以來，CNC積累了大量的實用軟件，將這些軟件在開放式的工業(yè)PC機環(huán)境下重構(gòu)或移植是一個值得研究的問題。同時應(yīng)充分利用現(xiàn)有PC機的軟、硬件資源進行智能數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用。
　　
　　3智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)主要研究內(nèi)容
　　
　　(1)建立一種交流伺服系統(tǒng)的混合知識模型。
　　
　　(2)研究新的快速辨識、優(yōu)化和自學習控制算法。
　　
　　(3)具有自適應(yīng)、自學習功能的最優(yōu)魯棒伺服控制。
　　
　　(4)高精度數(shù)字伺服系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制。
　　
　　(5)多傳感器信息融合的自動檢測與自動識別。
　　
　　(6)高精度與多軸以上聯(lián)動加工。
　　
　　(7)開發(fā)基于CAN總線的新型網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)。
　　
　　(8)實現(xiàn)CAD/CAM/CNC一體化，能對三維曲面進行現(xiàn)場造型、編程、修改和數(shù)控加工。 　
　　
　　(9)實現(xiàn)多任務(wù)的并行處理。在數(shù)控機床加工的同時，用戶還可以在系統(tǒng)上進行幾何造型和數(shù)控編程。
　　
　　(10)與可編程邏輯控制器配套，為系統(tǒng)完成刀庫管理、主軸管理等復(fù)雜的邏輯控制功能提供保證。
　　
　　智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)是先進制造技術(shù)中最重要的基礎(chǔ)技術(shù)，它具有高可*性、高控制精度、使用方便、加工信息獲取自動化、功能先進以及模塊化開放式結(jié)構(gòu)等特點。其關(guān)鍵技術(shù)是高性能智能化交流伺服系統(tǒng)的研究和開發(fā)。新一代智能數(shù)控系統(tǒng)的核心是采用與PC機體系結(jié)構(gòu)兼容和多機系統(tǒng)互聯(lián)技術(shù)的設(shè)計而形成的開放式系統(tǒng)。