c语言的逐点比较插补法的设计(附件)【字数：12751】
摘 要目前世界上的一切制成品都是由机床直接或者间接制造出来的，而在机床中综合了各项先进技术，集高精度、高效率、高柔韧性于一身的是数控机床。数控加工的实质就是利用计算机等中心系统控制刀具或工件的运动轨迹问题。数控系统根据起点坐标、终点坐标、进给速度等信息实时地计算出各个中间坐标，通常情况下人们把这个工作过程称为“插补”。换句话来说，插补的实质就是根据我们所掌握的有限的信息或者说是要求来完成“数据点的密化”的过程。数控技术中的插补技术主要分为两大类一类是脉冲增量插补，另一类是数据采样插补。本篇毕业论文研究的就是脉冲增量插补的一种常用的方法——逐点比较插补法。逐点比较法通常可以称为代数运算法或醉步法，它的特点是运算直观简便、最大插补误差不会超过一个脉冲增量，是比较早期的数控机床中经常采用的一种插补形式。它可以实现直线、圆弧或者其他类如椭圆、抛物线等二次曲线的插补，应用极其广泛。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3课题的主要研究内容 2
1.4本文内容章节安排 2
第二章 逐点比较插补法的直线插补设计 4
2.1直线插补应用范围简述 4
2.2第一象限直线插补原理 4
2.3四象限直线插补原理 8
第三章 逐点比较插补法的圆弧插补设计 10
3.1圆弧插补应用范围简述 10
3.2第一象限圆弧插补原理 10
3.3四象限圆弧插补原理 13
第四章 逐点比较插补法的改进 16
4.1原逐点插补法的缺陷 16
4.2插补法改进原理 16
4.3改进后插补法的实例 18
4.4四象限改进插补法的原理 19
4.5改进后算法的整体描绘及特点 21
第五章 逐点插补法C语言实现结果及总结 22
5.1逐点比较插补实现流程图 22
5.2实验结果及其分析 22
5.2.1直线插补结果分析 24
5.2.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
圆弧插补结果分析 25
5.2.3改进算法结果分析 27
结束语 30
致 谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1课题背景
数控技术最初来自军事设备生产的需要，第一台数控铣床就是为军用直升机加工精密并且复杂的工件而出现的。数控技术和设备是用来发展尖端工业以及高薪技术产业的基础性技术和硬件。
随着自动控制技术、计算机技术、精密机械制造技术、传感器技术的迅速发展，数控技术早已不仅仅是运用于军事领域，更多的是工业控制领域的各个方面，特别是器材机械制造业。社会不断发展，普通的数控机床已经不能满足社会的物质生产要求，越来越多的高度自动化的数控机床出现并取代它。
数控机床是工业生产自动化的基础，数控技术的发展水平，数控机床的拥有量多少是衡量一个国家综合国力和制造业现代化水平的重要标志。
插补算法是数控系统的核心技术也是关键性技术，为了能够提高数控机床的性能，人们一直在探求一种速度快、精度高的插补算法。该文针对传统逐点比较法存在的不足，提出了一种新型插补算法，对新型插补算法作了详细的阐述，并对两种算法的具体插补实例进行分析。分析结果表明，改进算法的插补速度、精度都要高于传统算法，将改进算法应用于数控系统中有利于提高数控机床的性能。
1.2国内外研究现状
早期的数控系统中，插补过程由专门的数字逻辑电路完成。这种用硬件实现插补运算速度很快，但灵活性较差。因为电子器件的发展，数字控制（NC)阶段的数控系统时代经历了三个时代：
第一代数控，1952年采用电子管构成数控系统。
第二代数控，从1959年开始采用晶体管构成数控系统。
第三代数控，从1965年开始采用小、中型的集成电路。
但NC一经设计后，如果想用原来的元器件进行别的工作，因电路复杂，零器件较多，难于编程，无法进行更改，从而限制了进一步的发展和使用。到二十世纪七十年代，通用小型计算机开始成批生产，其性能特别是运算速度比原来有了大幅度的提高，因此用它来做数控系统的核心部件成为了可能。从此数控技术也就进入了计算机数控(CNC)阶段。
1970年的美国的小型计算机，是以计算机数控系统为核心的，实现了由硬件逻辑到软件的改变。这样的一种计算机，极大的推动了CNC的发展。1974年数控系统发展到了第五代机。这种机器是建立在微处理器的基础上的。这种机器占用了较少的体积，面且成本也低，编程也挺简单，因此对编程人员的要求也就降低了。后来发展起来的以具有大规模集成电路和具有大容量的的可靠性高的存储器为特征的多处理器分布式CNC系统设计完成，标志着标准型单机系统开发完成。
数控系统就具备以下技术特征：
一、功能越来越全。
二、柔软性模块发展，控制系统与执行机构、模块之间、模块与主机往往采用的不是机械的联合方式。通常采用的是液压、气动等灵活性高、柔性化也高的按照人们的意愿进行不同的组合，使其像标准件一样有互换性的模块的发展。
三、智能化：随着多媒体技术、自动控制理论和智能技术的发展，使得计算机能实现可控制系统。这样控制就上升到了一个更高层次的技术。模拟人自主思考的方式来自动驱动智能机器来帮人实现人类想要的结果，即是智能控制。它大大的推动了科学技术的进步和工业化系统的水平。
四、网络化：随着网络技术的发展，越来越多的领域是实现了通程控制，即实现了网络控制。规模随着技术的成熟也越来越大。
1.3课题的主要研究内容
本课题由数控插补基础概念、推导完整的插补公式、设计出插补软件流程图、用C语言编写插补程序清单和画出插补轨迹模拟图形等几个部分组成。本质上是通过资料收集整理插补算法利用C语言写出逐点比较插补的程序，并以此为根据写出插补技术的原理以及其公式的推导过程。本篇论文着重讲解了逐点插补的原理和C语言程序的书写过程。数控插补包括硬件和软件两方面，但是为了程序的可移植性等原因，使得本篇论文以研究软件插补为主并简单的介绍硬件插补的部分知识，以便于理解。最终的目的是写出可以在计算机上直接运行的C语言源程序（插补程序的输出即各个插补密集化的点不在实际硬件上运行，以文件的形式将这些点逐个输出）。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3课题的主要研究内容 2
1.4本文内容章节安排 2
第二章 逐点比较插补法的直线插补设计 4
2.1直线插补应用范围简述 4
2.2第一象限直线插补原理 4
2.3四象限直线插补原理 8
第三章 逐点比较插补法的圆弧插补设计 10
3.1圆弧插补应用范围简述 10
3.2第一象限圆弧插补原理 10
3.3四象限圆弧插补原理 13
第四章 逐点比较插补法的改进 16
4.1原逐点插补法的缺陷 16
4.2插补法改进原理 16
4.3改进后插补法的实例 18
4.4四象限改进插补法的原理 19
4.5改进后算法的整体描绘及特点 21
第五章 逐点插补法C语言实现结果及总结 22
5.1逐点比较插补实现流程图 22
5.2实验结果及其分析 22
5.2.1直线插补结果分析 24
5.2.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
圆弧插补结果分析 25
5.2.3改进算法结果分析 27
结束语 30
致 谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1课题背景
数控技术最初来自军事设备生产的需要，第一台数控铣床就是为军用直升机加工精密并且复杂的工件而出现的。数控技术和设备是用来发展尖端工业以及高薪技术产业的基础性技术和硬件。
随着自动控制技术、计算机技术、精密机械制造技术、传感器技术的迅速发展，数控技术早已不仅仅是运用于军事领域，更多的是工业控制领域的各个方面，特别是器材机械制造业。社会不断发展，普通的数控机床已经不能满足社会的物质生产要求，越来越多的高度自动化的数控机床出现并取代它。
数控机床是工业生产自动化的基础，数控技术的发展水平，数控机床的拥有量多少是衡量一个国家综合国力和制造业现代化水平的重要标志。
插补算法是数控系统的核心技术也是关键性技术，为了能够提高数控机床的性能，人们一直在探求一种速度快、精度高的插补算法。该文针对传统逐点比较法存在的不足，提出了一种新型插补算法，对新型插补算法作了详细的阐述，并对两种算法的具体插补实例进行分析。分析结果表明，改进算法的插补速度、精度都要高于传统算法，将改进算法应用于数控系统中有利于提高数控机床的性能。
1.2国内外研究现状
早期的数控系统中，插补过程由专门的数字逻辑电路完成。这种用硬件实现插补运算速度很快，但灵活性较差。因为电子器件的发展，数字控制（NC)阶段的数控系统时代经历了三个时代：
第一代数控，1952年采用电子管构成数控系统。
第二代数控，从1959年开始采用晶体管构成数控系统。
第三代数控，从1965年开始采用小、中型的集成电路。
但NC一经设计后，如果想用原来的元器件进行别的工作，因电路复杂，零器件较多，难于编程，无法进行更改，从而限制了进一步的发展和使用。到二十世纪七十年代，通用小型计算机开始成批生产，其性能特别是运算速度比原来有了大幅度的提高，因此用它来做数控系统的核心部件成为了可能。从此数控技术也就进入了计算机数控(CNC)阶段。
1970年的美国的小型计算机，是以计算机数控系统为核心的，实现了由硬件逻辑到软件的改变。这样的一种计算机，极大的推动了CNC的发展。1974年数控系统发展到了第五代机。这种机器是建立在微处理器的基础上的。这种机器占用了较少的体积，面且成本也低，编程也挺简单，因此对编程人员的要求也就降低了。后来发展起来的以具有大规模集成电路和具有大容量的的可靠性高的存储器为特征的多处理器分布式CNC系统设计完成，标志着标准型单机系统开发完成。
数控系统就具备以下技术特征：
一、功能越来越全。
二、柔软性模块发展，控制系统与执行机构、模块之间、模块与主机往往采用的不是机械的联合方式。通常采用的是液压、气动等灵活性高、柔性化也高的按照人们的意愿进行不同的组合，使其像标准件一样有互换性的模块的发展。
三、智能化：随着多媒体技术、自动控制理论和智能技术的发展，使得计算机能实现可控制系统。这样控制就上升到了一个更高层次的技术。模拟人自主思考的方式来自动驱动智能机器来帮人实现人类想要的结果，即是智能控制。它大大的推动了科学技术的进步和工业化系统的水平。
四、网络化：随着网络技术的发展，越来越多的领域是实现了通程控制，即实现了网络控制。规模随着技术的成熟也越来越大。
1.3课题的主要研究内容
本课题由数控插补基础概念、推导完整的插补公式、设计出插补软件流程图、用C语言编写插补程序清单和画出插补轨迹模拟图形等几个部分组成。本质上是通过资料收集整理插补算法利用C语言写出逐点比较插补的程序，并以此为根据写出插补技术的原理以及其公式的推导过程。本篇论文着重讲解了逐点插补的原理和C语言程序的书写过程。数控插补包括硬件和软件两方面，但是为了程序的可移植性等原因，使得本篇论文以研究软件插补为主并简单的介绍硬件插补的部分知识，以便于理解。最终的目的是写出可以在计算机上直接运行的C语言源程序（插补程序的输出即各个插补密集化的点不在实际硬件上运行，以文件的形式将这些点逐个输出）。
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