高性能嵌入式数控系统算法优化机制的研究与开发

发布时间：2017-08-17 22:07

  本文关键词：高性能嵌入式数控系统算法优化机制的研究与开发

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【摘要】：近年来，由于电子技术的迅猛发展，嵌入式处理器在运算性能上的不断提高，使得嵌入式技术已经渗入到各行各业。由于嵌入式处理器的诸多优点，例如性能高、功耗低、成本低等，为建设经济型数控系统提供了解决方案，因此嵌入式数控系统得到了工业界与学术界的普遍重视。然而嵌入式数控系统在处理器的体系结构构成上与传统的PC数控系统不同，传统的PC数控系统里的算法难以适用于嵌入式环境，或者算法在嵌入式环境下运行效率低下，，难以满足数控系统对硬实时性的需求，降低了工件的加工效率以及加工质量。 针对上述问题，本文依附于“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项“开放式数控系统支撑技术创新平台建设”和“基于二次开发平台的专用数控系统开发与应用”，开展的主要研究工作如下： 1.研究了TI公司OMAP3530中DSP的体系结构。针对该DSP的体系结构研究了DSP算法优化方法，其中算法优化方法分为通用算法优化方法，和针对该型号DSP内部架构的优化方法；针对实验平台为定点DSP处理器，浮点数计算性能较低等问题，研究了德州仪器公司开发的浮点转定点库IQMath的优化原理。 2.研究了自适应速度前瞻控制算法设计中的几个关键问题，如路径段数学模型的确立、拐点处速度极限方程、速度的实时规划等，根据前瞻段数的确定方法设计并实现了两种自适应前瞻算法，分别为基于速度递减的前瞻算法和基于曲率的前瞻算法，并对两种前瞻算法进行了性能对比。 3.基于上述研究的优化方法，对基于速度递减为零的自适应速度前瞻算法进行了优化，并对优化前后的算法在性能上进行了对比以及对优化后的算法进行了误差分析。
【关键词】：嵌入式数控系统 前瞻算法 线性汇编 异构双核 算法优化
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG659;TP332
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 引言9-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究工作背景11
• 1.2 数控系统简介11-14
• 1.3 课题研究内容及意义14-15
• 1.4 论文的组织结构15-17
• 第二章 高性能嵌入式数控系统平台简介17-24
• 2.1 引言17
• 2.2 嵌入式数控系统硬件平台简介17-19
• 2.3 基于 Xenomai 的实时系统简介19-23
• 2.3.1 Linux 系统实时性分析20-21
• 2.3.2 基于 Xenomai 的实时操作系统21-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 嵌入式数控系统算法优化机制的研究24-34
• 3.1 引言24-25
• 3.2 源码级的优化25-28
• 3.3 IQMath 库的优化原理28-31
• 3.3.1 Q 格式的数据类型28-29
• 3.3.2 IQMath 库的优化技巧29-31
• 3.4 线性汇编级优化31-32
• 3.5 本章小结32-34
• 第四章 自适应速度前瞻算法的设计与研究34-44
• 4.1 引言34
• 4.2 自适应速度前瞻算法中的关键问题研究34-41
• 4.2.1 路径段数学模型的建立36-38
• 4.2.2 拐点处的速度硬性限制38-39
• 4.2.3 前瞻段数的确定方法研究39-40
• 4.2.4 拐点处速度的实时修正40-41
• 4.3 基于速度递减速度前瞻算法设计与实现41
• 4.4 基于曲率前瞻算法的设计与实现41-43
• 4.5 本章小结43-44
• 第五章 自适应速度前瞻算法优化及性能评测44-53
• 5.1 引言44
• 5.2 优化前算法的性能评估44-47
• 5.3 优化后算法的性能评估47-52
• 5.4 本章小结52-53
• 结束语53-55
• 参考文献55-57
• 发表文章与专利57-58
• 致谢58

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李翰麟;潘厚宏;王涛;王轶;;IQmath在基于PWM实现的D/A转换调试中的应用[J];重庆工学院学报(自然科学版);2009年08期

2 彭志明;李琳;;基于IQmath库的定点DSP算法设计[J];单片机与嵌入式系统应用;2010年09期

3 郭强;张斌;;基于DMA的DSP-Cache优化[J];电气电子教学学报;2009年02期

4 陈松;郑红;吴兴华;隋强强;;基于DSP的数字图像预处理算法优化方法[J];仪器仪表用户;2010年03期

5 莫志宏;;数控技术发展趋势——智能化数控系统[J];化学工程与装备;2008年12期

6 李珊珊;;嵌入式弹载计算机性能优化与实现[J];航空兵器;2011年01期

7 王海涛;赵东标;高素美;;CNC自适应速度前瞻控制算法的研究[J];机械科学与技术;2009年03期

8 王志成;于东;张晓辉;胡毅;李培新;陈猛;;数控系统现场总线可靠通信机制的研究[J];机械工程学报;2011年03期

9 高瑞泽;于剑;阎超;;基于Cache友好方法的数值计算代码优化[J];计算机工程;2010年05期

10 黄秀祥,廖永忠,刘忠,彭可;基于DSP技术的数控系统设计研究[J];机械与电子;2005年07期

本文编号：691313