NURBS曲线插补的速度前瞻控制算法的研究设计的任务书.docx

NURBS曲线插补的速度前瞻控制算法的研究设计的任务书
一、研究背景与意义
在机器人加工、航空航天、汽车制造等领域，曲线插补技术是控制机器人、数控加工中心工作的重要技术，其主要作用是将设计出来的CAD模型转化为工件坐标系下的运动轨迹，以达到机器人的精准控制及高效生产。目前，NURBS曲线广泛应用于曲线插补方面，由于其插值性和近似性能极佳，尤其适合于高精度曲面或曲线的描述。但是，NURBS曲线的速度规划较为困难，且速度调节精度较低，制约了其在实际应用中的推广与应用。
基于以上问题，本研究旨在设计一种NURBS曲线插补的速度前瞻控制算法，以提高NURBS曲线的速度规划精度和速度调节精度，满足工业自动化控制的实际应用需求。该算法的研究设计将具有重要的理论与应用意义。
二、研究内容和研究方法
1、研究内容
（1）NURBS曲线速度前瞻控制算法的理论研究。该部分将探究NURBS曲线的速度规划原理，引入基于速度前瞻的控制算法，并建立相应的数学模型。
（2）NURBS曲线速度前瞻控制算法的仿真研究，该部分将基于设计数学模型，通过Matlab等仿真软件进行仿真分析，验证算法的有效性及其实用性。
（3）算法的实验验证。通过开发NURBS曲线插补控制系统，进行实验验证，评估该控制算法的可行性和实用性。
2、研究方法
（1）理论分析法。该方法是理论研究的基本方法，采用数学建模和控制理论分析方法，对NURBS曲线的速度规划原理和基于速度前瞻的控制算法进行研究，建立相关的理论模型。
（2）计算机仿真法。该方法是本研究的重要方法之一，利用Matlab等仿真软件，搭建NURBS曲线插补仿真平台，验证算法的有效性及其实用性。
（3）实验验证法。该方法是本研究的重要方法之一。通过实验室现有设备或者自行开发设备，组装NURBS曲线插补控制系统，进行实验验证，评估该控制算法的可行性和实用性。
三、预期目标和成果
1、研究预期目标
（1）建立基于速度前瞻的NURBS曲线速度规划的理论模型。
（2）研究设计相应的NURBS曲线速度前瞻控制算法。
（3）通过计算机仿真及实验验证，验证算法的有效性及其实用性。
2、研究预期成果
（1）NURBS曲线的速度规划原理及基于速度前瞻的控制算法。
（2）仿真平台，可以进行控制算法的仿真与分析。
（3）实验系统，验证算法的有效性及其实用性。
（4）相关的学术论文或者研究报告。
四、进度安排和预算分配
1、研究进度安排
（1）前期准备工作：对NURBS曲线控制的相关文献进行学习和研究。
（2）中期研究阶段：完成NURBS曲线控制的数学模型的建立，并设计速度前瞻控制算法。
（3）后期实验验证和数据分析：完成NURBS曲线插补控制系统的开发，并进行实验验证。
2、预算分配
（1）硬件设备费用：10000元。
（2）实验材料费用：5000元。
（3）人员费用：20000元（包括硕士研究生、指导教师及实验室人员）。
（4）其他费用：5000元。
五、研究的参考文献
1.XiaofeiZhang,Hai-TaoZhang,DefangZhang,AnewNURBSbasedhighprecisiontrajectoryplanningmethodforthree-axisCNCmachinetools,TheInternationalJournalofAdvancedManufacturingTechnology,2018,95(5-8):2019-2033.
2.ShaoboSong,JianMa,UsingtheBeziercurvewiththevariableorderiterativelearningcontrolalgorithm,IEEETransactiononControlSystemTechnology,2017,25(3):938-948.
3.GuanqunXiao,YongHan,DezhenSong,Low-costandefficientmachiningofcomplexfree-formsurfaceusingincrementalforming,ComputersandIndustrialEngineering,2017,112:15-26.
4.LeiLiu,PengZhang,JunChen,Developmentofareal-timeNURBSinterpolationalgorithmforfive-axisCNCmachining,InternationalJournalofAdvancedManufacturingTechnology,2017,92(5-8):2149-2174.
5.J.H.Lee,J.K.Kim,J.S.Kim,I.B.Kwon,Optimalprocessingparam