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(yùn)動(dòng)、動(dòng)作指令，輸送給伺服電動(dòng)機(jī)來(lái)完成工件加工的一門(mén)技術(shù)。
　　2智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)的地位和作用
　　在先進(jìn)制造技術(shù)中，智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)是柔性制造自動(dòng)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(jī)床對(duì)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(dòng)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(jì)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(jī)的開(kāi)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(shì)
　　(1)能進(jìn)行高速、高精度和多軸(5軸以上)聯(lián)動(dòng)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(jìn)線(xiàn)或聯(lián)網(wǎng)。
　　(6)簡(jiǎn)化編程和能進(jìn)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(zhuān)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(xué)習(xí)算法、智能容錯(cuò)魯棒控制器設(shè)計(jì)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(dá)到快響應(yīng)、高精度、魯棒性及高可靠性智能化的目標(biāo)，并能在高精度數(shù)控機(jī)床中得到應(yīng)用。
　　4智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)
　　(1)選用高速32位處理機(jī)，采用高速高精度采樣插補(bǔ)，大幅度提高采樣頻率，根據(jù)被插補(bǔ)曲線(xiàn)曲率的變化，自適應(yīng)地調(diào)節(jié)進(jìn)給速度并自動(dòng)進(jìn)行加減速控制。
　　(2)采用智能化交流伺服系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多軸控制。
　　(3)采用基于工業(yè)PC機(jī)的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)，彩色CRT圖形顯示，人機(jī)對(duì)話(huà)及自動(dòng)診斷功能，具有多種監(jiān)控、監(jiān)測(cè)和補(bǔ)償功能。
　　(4)有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)功能，系統(tǒng)化功能和通信功能，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和模塊化。
　　(5)采用轉(zhuǎn)角棗線(xiàn)位移雙閉環(huán)位置控制，實(shí)時(shí)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(cè)
　　1智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)概要
　　(1)高可靠性。選用高速的586、686等新型高性能CPU作為系統(tǒng)的運(yùn)算和控制核心。CPU主要完成系統(tǒng)管理、人機(jī)交互、動(dòng)態(tài)顯示、預(yù)處理和插補(bǔ)計(jì)算等任務(wù)。提高系統(tǒng)集成度，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，在軟件設(shè)計(jì)、電源設(shè)計(jì)、接插件設(shè)計(jì)、接地與屏蔽設(shè)計(jì)等方面采用強(qiáng)抗干擾、高可靠性設(shè)計(jì)，從而全面提高系統(tǒng)的可靠性。
　　(2)高精度控制。數(shù)控系統(tǒng)的控制精度，是保證數(shù)控機(jī)床加工精度的關(guān)鍵。數(shù)控系統(tǒng)對(duì)機(jī)床的各坐標(biāo)軸采用高精度智能化交流伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制。高精度智能化交流伺服系統(tǒng)由智能控制器、自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)識(shí)別技術(shù)與586或686微機(jī)、新型功率電子器件(IGBT)的逆變器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、數(shù)字式位置傳感器、SPWM以及交流永磁同步電動(dòng)機(jī)或籠型異步伺服電動(dòng)機(jī)構(gòu)成。利用知識(shí)工程、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能技術(shù)、實(shí)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(shí)結(jié)構(gòu)，廣義知識(shí)表示及知識(shí)的自動(dòng)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(zhuān)家系統(tǒng)所具有的特性(自學(xué)習(xí)、自組織、自識(shí)別)集中于交流伺服控制器上，設(shè)計(jì)出不依賴(lài)于對(duì)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(yǔ)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(dòng)化。在加工信息獲取方面，往上實(shí)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(shí)物映身加工功能，實(shí)現(xiàn)無(wú)程序數(shù)控加工。
　　(5)功能先進(jìn)。一方面采用新型現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，增加網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)控制功能，使數(shù)控機(jī)床可以方便地組成生產(chǎn)線(xiàn)，由中央計(jì)算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制，提高機(jī)床的運(yùn)行效益，在此基礎(chǔ)上，還可進(jìn)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(shí)，無(wú)須采用精密夾具或進(jìn)行人工找正，提高加工過(guò)程的敏捷性。
　　(6)模塊化開(kāi)放式結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)軟件及硬件均采用模塊化開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，不僅使系統(tǒng)配置靈活，可適用于車(chē)床、銑床、鉆床、磨床、加工中心及電加工機(jī)床等各類(lèi)設(shè)備，而且還使系統(tǒng)易于擴(kuò)充功能和升級(jí)。
　　2智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)研究開(kāi)發(fā)預(yù)測(cè)
　　(1)研究開(kāi)發(fā)的增長(zhǎng)率。通過(guò)“八五”攻關(guān)，我國(guó)數(shù)控技術(shù)，特別是其核心技術(shù)棗數(shù)控系統(tǒng)已進(jìn)入新的發(fā)展階段，已經(jīng)由引進(jìn)、消化吸收進(jìn)入了自主開(kāi)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(fèi)用的年增長(zhǎng)率在10以上。
　　(2)社會(huì)條件制約。由于存在條塊分割、行業(yè)隔閡等問(wèn)題，使國(guó)家對(duì)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(guó)家宏觀(guān)調(diào)控效果不佳，由此造成智能數(shù)控系統(tǒng)在研究開(kāi)發(fā)上，技術(shù)力量分散，進(jìn)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(jì)條件制約。國(guó)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(biāo)，這對(duì)智能數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生了不利影響。
　　(4)實(shí)用化的時(shí)期預(yù)測(cè)。由于智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)還需進(jìn)一步研究和完善，因此智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)實(shí)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(diǎn)
　　智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的突破點(diǎn)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(jī)床加工精度的關(guān)鍵技術(shù)。
　　4市場(chǎng)預(yù)測(cè)
　　智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的核心，關(guān)系到國(guó)家戰(zhàn)略地位和綜合國(guó)力的水平，其市場(chǎng)前景廣闊。預(yù)計(jì)到2010年，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的占有率將達(dá)到50，其中智能數(shù)控機(jī)床占20。
四、規(guī)劃發(fā)展項(xiàng)目建議
　　1智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)在國(guó)外的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)
　　(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(kāi)發(fā)應(yīng)用已引起國(guó)內(nèi)外的高度重視。國(guó)外已經(jīng)開(kāi)發(fā)研制了通用的變頻器和高性能產(chǎn)品，許多類(lèi)型的高精度交流伺服系統(tǒng)已成功運(yùn)用到數(shù)控機(jī)床位置控制及電氣傳動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，國(guó)內(nèi)在這方面的研究處于比較低的水平，實(shí)用化與國(guó)產(chǎn)化水平較低，沒(méi)有形成相應(yīng)的產(chǎn)品系列，無(wú)法滿(mǎn)足工業(yè)的需要，仍有待進(jìn)行深入的研究。其發(fā)展趨勢(shì)是研究高精度、高可靠性、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(cè)技術(shù)。
　　(2)智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)顯著特點(diǎn)是基于工業(yè)PC機(jī)的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)。工業(yè)PC機(jī)以高性能、低價(jià)格、高可靠性和開(kāi)放的結(jié)構(gòu)進(jìn)入數(shù)控系統(tǒng)領(lǐng)域，使數(shù)控系統(tǒng)更具開(kāi)發(fā)能力，更能實(shí)現(xiàn)高精度加工，提高分辨率，改善伺服跟蹤系統(tǒng)，控制功能更可靠，而價(jià)格則大幅度下降。因此，近年來(lái)基于工業(yè)PC機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)成為熱點(diǎn)開(kāi)發(fā)的課題。國(guó)內(nèi)外各大數(shù)控公司都致力于開(kāi)發(fā)新型開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)。
　　發(fā)展趨勢(shì)是進(jìn)一步研究可靠性、實(shí)時(shí)性等一系列問(wèn)題，為全開(kāi)放式智能數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品走向市場(chǎng)鋪平道路。
　　2規(guī)劃目標(biāo)及重點(diǎn)
　　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(dá)到國(guó)際先進(jìn)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(xué)習(xí)、自組織及自識(shí)別的控制方法。
　　(3)研制具有快響應(yīng)、高精度、魯棒性、高可靠性及智能化性能的交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
　　(4)實(shí)時(shí)性的保證問(wèn)題的研究。實(shí)時(shí)性指系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理速度能滿(mǎn)足伺服驅(qū)動(dòng)的要求，由于數(shù)控系統(tǒng)在位置控制時(shí)對(duì)控制時(shí)間滯后性相當(dāng)敏感，所以對(duì)智能數(shù)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求相當(dāng)高。
　　(5)高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究。為實(shí)現(xiàn)智能數(shù)控系統(tǒng)各組成部件之間的開(kāi)放化，必須實(shí)現(xiàn)各部件的接口標(biāo)準(zhǔn)化。伺服驅(qū)動(dòng)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(kāi)發(fā)問(wèn)題研究。長(zhǎng)期以來(lái)，CNC積累了大量的實(shí)用軟件，將這些軟件在開(kāi)放式的工業(yè)PC機(jī)環(huán)境下重構(gòu)或移植是一個(gè)值得研究的問(wèn)題。同時(shí)應(yīng)充分利用現(xiàn)有PC機(jī)的軟、硬件資源進(jìn)行智能數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。
　　3智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)主要研究?jī)?nèi)容
　　(1)建立一種交流伺服系統(tǒng)的混合知識(shí)模型。
　　(2)研究新的快速辨識(shí)、優(yōu)化和自學(xué)習(xí)控制算法。
　　(3)具有自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)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(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)識(shí)別。
　　(6)高精度與多軸以上聯(lián)動(dòng)加工。
　　(7)開(kāi)發(fā)基于CAN總線(xiàn)的新型網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)。
　　(8)實(shí)現(xiàn)CAD/CAM/CNC一體化，能對(duì)三維曲面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)造型、編程、修改和數(shù)控加工。
　　(9)實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的并行處理。在數(shù)控機(jī)床加工的同時(shí)，用戶(hù)還可以在系統(tǒng)上進(jìn)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(kù)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(jìn)制造技術(shù)中最重要的基礎(chǔ)技術(shù)，它具有高可靠性、高控制精度、使用方便、加工信息獲取自動(dòng)化、功能先進(jìn)以及模塊化開(kāi)放式結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)。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(kāi)發(fā)。新一代智能數(shù)控系統(tǒng)的核心是采用與PC機(jī)體系結(jié)構(gòu)兼容和多機(jī)系統(tǒng)互聯(lián)技術(shù)的設(shè)計(jì)而形成的開(kāi)放式系統(tǒng)。