基于IQMath自适应速度前瞻算法的设计与优化.pdf

第7期
组合机床与自动化加工技术
2014年7月
Modular Machine Tool Automatic Manufacturing Technique
Jul.2014
文章编号:1001-2265(2014)07-0049-04
DOI:10.13462/i.cnki. mmtamt.2014.07.014
基于 Iqmath自适应速度前瞻算法的设计与优化
彭鹏,胡毅2,于东3,陈智般'2,陆小虎2
(1.中国科学院大学研究生院,北京100049;:2.中国科学院沈阳计算技术研究所高档数控国家工
程研究中心,沈阳110168;3.沈阳高精数控技术有限公司,沈阳110168)
摘要:自适应速度前瞻控制算法作为数控系统实现高精、高速加工控制的核心算法,其运行效率以及
运算结果的精度直接影响着整个工件的加工效率以及加工质量,文章基于ARM+DSP构建的双核架
构嵌入式数控系统,研究和分析了自适应速度前贍控制算法实现的基本原理、 Iqmath库的优化原理
以及线性汇编级的优化方法,在此基础上设计并实现了自适应速度前瞻控制算法,针对实验室嵌入
式数控系统定点DSP的特点,对该算法先后进行了基于 Iqmath库的优化,以及线性汇编级的优化
并对优化前与优化后算法进行了性能评估以及误差分析,结论表明优化后的算法在性能上较好地满
足了嵌入式数控系统对实时性的要求。
关键词:自适应;前瞻算法; Iqmath;线性汇编
中图分类号:TH166;Te65
文献标识码:A
Speed Look-ahead Algorithm Design and Optimization Based on IQ Math
PENG Peng", HU Yi"", YU Dong, CHEN Zhi-yin", LU Xiao-hu
(1. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 2. National Engineering Research
Center For High-end CNC, Shenyang Instilute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences, She
nyang 110168, China)
Abstract Execution efficiency and The accuracy of the operation result have directly impact on the proces
ing efficiency and processing quality of the workpiece, Based on ARM&DSP dual-core embedded CNC sys
tem, This paper studies and analyzes the basic principals of CNC adaptive speed look-ahead algorithm, the
optimization theory of the Iqmath Library, and the linear assembly level optimization methods, Base on the
above theory, design and implement adaptive look-ahead control algorithm, For the characteristics of the la
boratory 's fixed-point DSP embedded CNC system, adopt IQMATH library and linear assembly to optimize
the algorithm, at last, the performance evaluation and error analysis of un-optimized and optimized algorithm
are made
Key words adaptive; speed look-ahead algorithm; Iqmath; linear assembly
量数控系统运动控制算法优劣的重要指标,如果处理
的不好,很容易造成系统的抖动,对机床具有很大的冲
IQ Math库是T公司编写的一个高优化、高精度的击,因而会降低工件的加工精度以及加工效率。自适
数学函数库,主要是针对定点DSP,由于定点DSP中没应速度前瞻控制算法采用前瞻思想,对拐点处的速度
有浮点运算单元FPU的支持,因此在定点DSP中做浮提前进行预估,将刀具的速度提前降下来,避免了刀具
点运算是通过软件模拟的方式实现,其效率比软低,速度的突变,对系统稳定至关重要;因此对该算法进行
Iqmath库主要是将C语言编写的含有浮点运算的程性能上的优化具有非常重要的意义。
序,转换成定点运算, Iqmath的使用能够获取比标准
针对上述问题,本文基于OMAP530构建的嵌入
ANST C语言更快的执行速度。
式数控平台,研究了 Iqmath库的优化原理、汇编级的
数控系统作为数控机床实现高精、高速、高质量加优化、自适应速度前瞻算法的设计思想,设计并实现了
工的控制核心,其内部运行的运动算法的优劣直接影自适应速度前瞻算法,并对算法进行了基于 Iqmath库
响着数控机床的加工质量与加工效率,并且一直是评的优化以及汇编级的优化,对优化前与优化后的算法
价数控系统加工质量的重要指标。数控系统中运动轨在上述两种平台上分剔进行了性能测试。
迹的复杂多变,轨迹衔接点处的进给速度的处理,是衡
收稿日期:收稿日期:2013-11-13;修回日期:2013-12-19
基金项目:高档数控机床与基础制造装备国家科技重大专项:基于二次开发平台的专用数控系统开发与应用(20137X04007-011)
作者简介:彭鹏(1988-),男,河南信阳人,中国科学院大学硬士研究生,主要研究方向为数控技术,(E-mail))pengpeng03@9baidu.come