CN110928241B - 一种数控机床运动控制系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控机床运动控制系统的控制方法，运动控制系统包括DSP数字信号处理器模块、FPGA模块、上位PC机、双端口存储器模块、扩展存储器模块、PCI接口模块和电源模块，FPGA模块、双端口存储器模块和扩展存储器模块均与DSP数字信号处理器模块相接，上位PC机和双端口存储器模块均与PCI接口模块相接，FPGA模块的输入端接有光栅尺，DSP数字信号处理器模块的输出端接有多个光电隔离电路模块，多个光电隔离电路模块均与D/A转换电路模块的输入端连接，D/A转换电路模块的输出端接有多个伺服控制器。本发明能够有效应用在数控机床中，实现数控加工的高精度控制，使用效果好，便于推广使用。

Description

一种数控机床运动控制系统的控制方法

技术领域

本发明属于数控机床技术领域，具体涉及一种数控机床运动控制系统的控制方法。

背景技术

在数控机床设备中，运动控制技术是其中一个关键的核心技术。运动控制系统将预定的控制指令转变成被控对象预期的运动，实现被控对象运动过程中的位置和速度这两项运动参数的精确控制，目前的运动控制系统主要由以下三类：第一类以8位或者16位单片机为核心的运动控制器，它的处理能力较差运算精度不高，运行速度慢，控制精度低。第二类以专用芯片为核心的运动控制器，这类运动控制器开放性不佳难以根据客户要求的改变而重组系统且结构比较简单往往没有反馈装置，大多数只能输出脉冲信号，通常采用开环控制的方式，系统灵活性不强扩展能力差,只能用于单轴的点位控制场合，对于要求多轴协调运动和高速轨迹插补控制的设备就不能满足要求。第三类是以DSP和FPGA为核心处理器的开放式运动控制器，可充分利用DSP对数据的高速运算功能。将FPGA和DSP与PC机相结合能够使控制器信息处理能力强，控制轨迹精确，通用性好，但现有技术中还缺乏设计合理，实现方便的硬件电路设计。

现有的数控机床常用控制算法大多数停留在PID控制及其加前馈控制上，智能化控制策略还没有得到广泛的应用，常规的PID控制器的优点是算法简便，稳定性好，可靠性高且易于工程实现，但同时存在着控制参数的适应性差、抗干扰能力不强等缺陷。针对数控机床运动控制系统这样一个典型的非线性、不确定性的时变系统，当存在参数变化或外部干扰时，传统的线性PID控制算法难以满足要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种数控机床运动控制系统，其系统设计合理，实现方便，能够有效应用在数控机床中，结合自适应能力和抗干扰性强的控制方法，能够实现数控加工的高精度控制，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种数控机床运动控制系统，包括DSP数字信号处理器模块、FPGA模块、上位PC机、双端口存储器模块、扩展存储器模块、PCI接口模块和D/A转换电路模块，以及为所述数控机床运动控制系统中各用电模块供电的电源模块；所述FPGA模块、双端口存储器模块和扩展存储器模块均与DSP数字信号处理器模块相接，所述上位PC机和双端口存储器模块均与PCI接口模块相接，所述FPGA模块的输入端接有多个用于对数控机床的运动轴位置进行检测的光栅尺，所述DSP数字信号处理器模块的输出端接有多个光电隔离电路模块，多个所述光电隔离电路模块均与D/A转换电路模块的输入端连接，所述D/A转换电路模块的输出端接有多个用于对驱动数控机床运动轴的伺服电机进行控制的伺服控制器。

上述的一种数控机床运动控制系统，所述DSP数字信号处理器模块包括DSP芯片TMS320F28335、非极性电容C23、非极性电容C24、电感L3、电感L4、电感L5、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12和电阻R14，以及均与DSP芯片TMS320F28335相接的晶振电路、复位电路和时钟电路；所述DSP芯片TMS320F28335的第44引脚通过电感L3接地，所述DSP芯片TMS320F28335的第45引脚通过电感L4与电源模块的3.3V电压输出端连接，所述DSP芯片TMS320F28335的第31引脚和第59引脚均与电感L5的一端连接，所述电感L5的另一端与电源模块的1.9V电压输出端连接，所述DSP芯片TMS320F28335的第55引脚通过非极性电容C24接地，所述DSP芯片TMS320F28335的第56引脚通过非极性电容C23接地，所述DSP芯片TMS320F28335的第57引脚通过电阻R14接地，所述DSP芯片TMS320F28335的第78引脚通过电阻R12接地，所述DSP芯片TMS320F28335的第80引脚通过电阻R9与电源模块的3.3V电压输出端连接，所述DSP芯片TMS320F28335的第85引脚通过电阻R11与电源模块的3.3V电压输出端连接，所述DSP芯片TMS320F28335的第86引脚通过电阻R10与电源模块的3.3V电压输出端连接，所述DSP芯片TMS320F28335的第105引脚通过电阻R8接地，所述DSP芯片TMS320F28335的第9引脚、第71引脚、第84引脚、第93引脚、第107引脚、第121引脚、第143引脚、第159引脚和第170引脚均与电源模块的3.3V电压输出端连接，所述DSP芯片TMS320F28335的第4引脚、第15引脚、第23引脚、第29引脚、第61引脚、第101引脚、第109引脚、第117引脚、第126引脚、第139引脚、第146引脚、第154引脚和第167引脚均与电源模块的1.9V电压输出端连接，所述DSP芯片TMS320F28335的第3引脚、第8引脚、第14引脚、第22引脚、第30引脚、第35引脚、第36引脚、第37引脚、第38引脚、第39引脚、第40引脚、第41引脚、第42引脚、第46引脚、第47引脚、第48引脚、第49引脚、第50引脚、第51引脚、第52引脚、第53引脚、第60引脚、第70引脚、第83引脚、第92引脚、第103引脚、第106引脚、第108引脚、第118引脚、第120引脚、第125引脚、第140引脚、第144引脚、第147引脚、第155引脚、第160引脚、第166引脚和第171引脚均接地；所述晶振电路包括晶振Y1、非极性电容C21、非极性电容C22和电阻R7，所述晶振Y1的一端、非极性电容C21的一端和电阻R7的一端均与DSP芯片TMS320F28335的第104引脚连接，所述晶振Y1的另一端、非极性电容C22的一端和电阻R7的另一端均与DSP芯片TMS320F28335的第102引脚连接，所述非极性电容C21的另一端和非极性电容C22的另一端均接地；所述复位电路包括复位芯片MAX811、按键S1和电阻R13，所述复位芯片MAX811的第4引脚和电阻R13的一端均与电源模块的3.3V电压输出端连接，所述复位芯片MAX811的第3引脚和电阻R13的另一端均与按键S1的一端连接，所述复位芯片MAX811的第1引脚和按键S1的另一端均接地，所述复位芯片MAX811的第2引脚与DSP芯片TMS320F28335的第80引脚连接；所述时钟电路包括时钟芯片DS3231、非极性电容C57、非极性电容C58、电阻R143和电阻R166，所述时钟芯片DS3231的第2引脚与电源模块的3.3V电压输出端连接，且通过非极性电容C57接地，所述时钟芯片DS3231的第5引脚接地，且通过非极性电容C58与时钟芯片DS3231的第6引脚连接，所述时钟芯片DS3231的第7引脚通过电阻R166与电源模块的3.3V电压输出端连接，且与DSP芯片TMS320F28335的第74引脚连接，所述时钟芯片DS3231的第8引脚通过电阻R143与电源模块的3.3V电压输出端连接，且与DSP芯片TMS320F28335的第75引脚连接。

上述的一种数控机床运动控制系统，所述FPGA模块包括FPGA芯片A3P400，所述FPGA芯片A3P400的第1引脚、第2引脚、第3引脚、第4引脚、第5引脚、第6引脚、第7引脚、第8引脚、第9引脚、第10引脚、第11引脚、第12引脚、第13引脚、第14引脚、第15引脚和第16引脚依次对应与DSP芯片TMS320F28335的第114引脚、第113引脚、第112引脚、第111引脚、第110引脚、第100引脚、第99引脚、第98引脚、第97引脚、第96引脚、第95引脚、第94引脚、第91引脚、第90引脚、第89引脚和第88引脚连接，所述FPGA芯片A3P400的第24引脚、第25引脚、第26引脚、第27引脚、第28引脚、第29引脚、第30引脚、第31引脚、第32引脚、第33引脚、第34引脚、第35引脚、第36引脚、第37引脚、第38引脚、第39引脚、第40引脚和第41引脚依次对应与DSP芯片TMS320F28335的第151引脚、第152引脚、第153引脚、第156引脚、第157引脚、第158引脚、第161引脚、第162引脚、第163引脚、第164引脚、第165引脚、第168引脚、第169引脚、第172引脚、第173引脚、第174引脚、第175引脚和第176引脚连接，所述FPGA芯片A3P400的第18引脚、第19引脚、第20引脚、第21引脚、第22引脚和第23引脚依次对应与DSP芯片TMS320F28335的第18引脚、第19引脚、第25引脚、第20引脚、第21引脚和第24引脚连接。

上述的一种数控机床运动控制系统，所述扩展存储器模块包括SRAM芯片IS61LV25616，所述SRAM芯片IS61LV25616的第1引脚、第2引脚、第3引脚、第4引脚、第5引脚、第18引脚、第19引脚、第20引脚、第21引脚、第22引脚、第23引脚、第24引脚、第25引脚、第26引脚、第27引脚、第42引脚、第43引脚和第44引脚依次对应与DSP芯片TMS320F28335的第151引脚、第152引脚、第153引脚、第156引脚、第157引脚、第158引脚、第161引脚、第162引脚、第163引脚、第164引脚、第165引脚、第168引脚、第169引脚、第172引脚、第173引脚、第174引脚、第175引脚和第176引脚连接，所述SRAM芯片IS61LV25616的第7引脚、第8引脚、第9引脚、第10引脚、第13引脚、第14引脚、第15引脚、第16引脚、第29引脚、第30引脚、第31引脚、第32引脚、第35引脚、第36引脚、第37引脚和第38引脚依次对应与DSP芯片TMS320F28335的第136引脚、第135引脚、第134引脚、第133引脚、第132引脚、第131引脚、第130引脚、第129引脚、第128引脚、第127引脚、第124引脚、第123引脚、第122引脚、第119引脚、第116引脚和第115引脚连接，所述SRAM芯片IS61LV25616的第6引脚、第17引脚和第41引脚依次对应与DSP芯片TMS320F28335的第141引脚、第137引脚和第149引脚连接，所述SRAM芯片IS61LV25616的第11引脚和第33引脚均与电源模块的3.3V电压输出端连接，所述SRAM芯片IS61LV25616的第12引脚、第34引脚、第39引脚和第40引脚均接地；所述双端口存储器模块包括双端口RAM芯片IDT7027，所述双端口RAM芯片IDT7027的第39引脚和第78引脚均与电源模块的5V电压输出端连接，所述双端口RAM芯片IDT7027的第71引脚和第72引脚均接地，所述双端口RAM芯片IDT7027的第40引脚、第41引脚、第42引脚、第43引脚、第44引脚、第45引脚、第46引脚、第47引脚、第48引脚、第49引脚、第50引脚、第51引脚、第52引脚、第53引脚、第54引脚和第55引脚依次对应与DSP芯片TMS320F28335的第136引脚、第135引脚、第134引脚、第133引脚、第132引脚、第131引脚、第130引脚、第129引脚、第128引脚、第127引脚、第124引脚、第123引脚、第122引脚、第119引脚、第116引脚和第115引脚连接，所述双端口RAM芯片IDT7027的第56引脚、第57引脚、第58引脚、第59引脚、第60引脚、第61引脚、第62引脚、第63引脚、第64引脚、第65引脚、第66引脚、第67引脚、第68引脚、第69引脚和第70引脚依次对应与DSP芯片TMS320F28335的第151引脚、第152引脚、第153引脚、第156引脚、第157引脚、第158引脚、第161引脚、第162引脚、第163引脚、第164引脚、第165引脚、第168引脚、第169引脚、第172引脚和第173引脚连接，所述双端口RAM芯片IDT7027的第73引脚、第74引脚、第75引脚、第76引脚、第77引脚和第80引脚依次对应与DSP芯片TMS320F28335的第1引脚、第148引脚、第145引脚、第150引脚、第142引脚和第2引脚连接；所述PCI接口模块包括PCI接口芯片PCI9052，所述PCI接口芯片PCI9052的第1引脚～第16引脚依次对应与双端口RAM芯片IDT7027的第1引脚～第16引脚连接，所述PCI接口芯片PCI9052的第20引脚～第33引脚依次对应与双端口RAM芯片IDT7027的第17引脚～第30引脚连接，所述PCI接口芯片PCI9052的第17引脚、第18引脚、第19引脚、第34引脚、第35引脚、第36引脚、第37引脚和第38引脚依次对应与双端口RAM芯片IDT7027的第31引脚、第32引脚、第33引脚、第34引脚、第35引脚、第36引脚、第38引脚和第79引脚连接。

上述的一种数控机床运动控制系统，所述光电隔离电路模块的数量为两个，两个所述光电隔离电路模块的电路结构相同，且包括光耦器6N137、型号为2N3904的三极管Q2、电阻R89、电阻R90和电阻R91，所述光耦器6N137的第2引脚、第7引脚、第8引脚和电阻R90的一端均与电源模块的5V电压输出端连接，所述光耦器6N137的第6引脚和电阻R90的另一端均与电阻R91的一端连接，所述电阻R91的另一端为所述光电隔离电路模块的信号输入端，且与DSP芯片TMS320F28335的信号输出引脚连接，所述三极管Q2的集电极通过电阻R89与光耦器6N137的第3引脚连接，所述三极管Q2的发射极和光耦器6N137的第5引脚均接地，所述三极管Q2的基极为所述光电隔离电路模块的信号输出端。

上述的一种数控机床运动控制系统，所述D/A转换电路模块包括数模转换芯片DAC7725、极性电容C31、非极性电容C32、极性电容C33、非极性电容C34、极性电容C35、非极性电容C36、非极性电容C37和非极性电容C38，所述数模转换芯片DAC7725的第8引脚和第9引脚分别与两个光电隔离电路模块的信号输出端连接，所述数模转换芯片DAC7725的第1引脚与电源模块的+10V电压输出端连接，且通过非极性电容C37接地，所述数模转换芯片DAC7725的第28引脚与电源模块的-10V电压输出端连接，且通过非极性电容C38接地，所述数模转换芯片DAC7725的第5引脚和第20引脚均接地，所述数模转换芯片DAC7725的第24引脚、极性电容C31的正极和非极性电容C32的一端均与电源模块的5V电压输出端连接，所述极性电容C31的负极和非极性电容C32的另一端均接地，所述数模转换芯片DAC7725的第25引脚、极性电容C33的正极和非极性电容C34的一端均与电源模块的+12V电压输出端连接，所述极性电容C33的负极和非极性电容C34的另一端均接地，所述数模转换芯片DAC7725的第4引脚、极性电容C35的负极和非极性电容C36的一端均与电源模块的-12V电压输出端连接，所述极性电容C35的正极和非极性电容C36的另一端均接地，所述数模转换芯片DAC7725的第3引脚为所述D/A转换电路模块的第一信号输出端VOUTA，所述数模转换芯片DAC7725的第2引脚为所述D/A转换电路模块的第二信号输出端VOUTB。

本发明还公开了一种抗干扰强的数控机床运动控制系统的控制方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、所述上位PC机发送对数控机床X轴和Y轴的控制指令，所述控制指令依次经过PCI接口模块和双端口存储器模块传输到DSP数字信号处理器模块中；

步骤二、所述DSP数字信号处理器模块输出数字量的指令位置设定值信号，经过光电隔离电路模块后，再经过D/A转换电路模块进行数模转换，得到模拟量的指令位置设定值信号后，输入到伺服控制器中；

步骤三、所述伺服控制器根据模拟量的指令位置设定值信号驱动X轴和Y轴的伺服电机动作，X轴和Y轴开始移动；同时，所述光栅尺实时监测X轴和Y轴的实际位置值信号，并将实际位置值信号反馈输入到FPGA模块中；

步骤四、所述FPGA模块对输入信号先进行数字滤波，消除干扰信号，再进行四细分、辨向后向FPGA模块中的计数器提供计数脉冲和方向信号，然后将处理后的实际位置值信号传输到DSP数字信号处理器模块中；

步骤五、所述DSP数字信号处理器模块采用复合控制算法对位置偏差信号进行处理，得到优化的数字量控制信号，经过光电隔离电路模块后，再经过D/A转换电路模块进行数模转换，得到优化的模拟量控制信号后，输入到伺服控制器中；

步骤六、所述伺服控制器根据优化的模拟量控制信号驱动X轴的伺服电机和Y轴的伺服电机动作，实现数控机床对目标工件的精确加工。

上述的一种数控机床运动控制系统的控制方法，步骤五中所述DSP数字信号处理器模块采用复合控制算法对位置偏差信号进行处理，得到优化的数字量控制信号的具体过程为：

所述DSP数字信号处理器模块根据公式e_x(k)＝l_xr-l_xp对其第k次测量时X轴的指令位置设定值l_xr与实际位置值l_xp作差，得到第k次测量时X轴指令位置设定值与实际位置值的位置偏差e_x(k)；所述DSP数字信号处理器模块根据公式e_y(k)＝l_yr-l_yp对其第k次测量时Y轴的指令位置设定值l_yr与实际位置值l_yp作差，得到第k次测量时Y轴指令位置设定值与实际位置值的位置偏差e_y(k)，其中，k为非0自然数；所述DSP数字信号处理器模块将X轴位置偏差e_x(k)与X轴预先设定的阈值相比较，当X轴位置偏差e_x(k)大于X轴设定的阈值时，直接采用PD控制算法，当X轴位置偏差e_x(k)不大于X轴设定的阈值时，采用带耦合轮廓控制器的单神经元模糊PID控制算法；所述DSP数字信号处理器模块将Y轴位置偏差e_y(k)与Y轴预先设定的阈值相比较，当Y轴位置偏差e_y(k)大于Y轴设定的阈值时，直接采用PD控制算法，当Y轴位置偏差e_y(k)不大于Y轴设定的阈值时，采用带耦合轮廓控制器的单神经元模糊PID控制算法；

其中，带耦合轮廓控制器的单神经元模糊PID控制算法的实现步骤如下：

步骤A1、当X轴和Y轴同时作用下的数控机床刀具的运行轨迹为线性轨迹时，根据公式ε(k)₁＝e_y(k)cosθ-e_x(k)sinθ得到直线轨迹轮廓误差ε(k)₁，其中，θ为直线运行轨迹与X轴正向的夹角；当X轴和Y轴同时作用下的数控机床刀具的运行轨迹为圆弧轨迹时，根据公式

得到圆弧轨迹的轮廓误差ε(k)₂,其中r为圆弧半径；

步骤A2、当圆弧轨迹的轮廓误差小于圆弧本身所对应半径的5％时，忽略轮廓误差对圆弧半径的一阶项，对圆弧轨迹轮廓误差的表达式进行一阶泰勒级数展开得到ε(k)₃＝e_y(k)cosθ-e_x(k)sinθ；当圆弧轨迹的轮廓误差并不满足小于圆弧本身所对应半径的5％时，或者对圆弧轨迹轮廓误差的控制要求不能忽略轮廓误差对圆弧半径的一阶项时，对轮廓误差表达式进行二阶泰勒级数展开得到

步骤A3、所述DSP数字信号处理器模块采用PID算法，根据公式u_o(k)_n＝[K_P+K_iT_k/(k-1)+K_d(k-1)/T_k]ε(k)_n对步骤A1中的ε(k)₁或步骤A2中不同情况下的的ε(k)₃或ε(k)₄进行处理，得到对应的综合补偿控制量u_o(k)_n，其中，K_P为比例系数，K_i为积分系数，K_d为微分系数，T_k为第k次的采样周期；

步骤A4、所述DSP数字信号处理器模块根据公式u_ox(k)＝sinθu_o(k)_n得到X轴的附加补偿控制量u_ox(k)；所述DSP数字信号处理器模块根据公式u_oy(k)＝cosθu_o(k)_n得到Y轴的附加补偿控制量u_oy(k)；

步骤A5、所述DSP数字信号处理器模块将位置偏差e(k)记作x₁(k)，作为单神经元PID控制器的第一个分量输入信号；

步骤A6、所述DSP数字信号处理器模块根据公式Δe(k)＝e(k)-e(k-1)对其第k次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差e(k)与第k-1次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差e(k-1)作差，得到第k次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差变化量Δe(k)，将其记作x₂(k)，作为单神经元PID控制器的第二个分量输入信号；

步骤A7、所述DSP数字信号处理器模块根据公式Δe(k-1)＝e(k-1)-e(k-2)对其第k-1次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差e(k-1)与第k-2次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差e(k-2)作差，得到第k-1次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差Δe(k-1)；

步骤A8、所述DSP数字信号处理器模块根据公式Δe₂(k)＝Δe(k)-Δe(k-1)对其第k次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差变化量Δe(k)与第k-1次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差变化量Δe(k-1)作差，将所得差值Δe₂(k)记作x₃(k)，作为单神经元PID控制器的第三个分量输入信号；

步骤A9、所述DSP数字信号处理器模块根据公式

得到单神经元PID控制器的输入A，其中，i＝1,2,3，w_i(k)为第k次测量、第i个输入信号x_i(k)的连接权值；

步骤A10、所述DSP数字信号处理器模块(1)中单神经元PID控制器的算法公式为

其中，u_p(k)为第k次测量时，单神经元PID控制器产生的控制输出信号，u_p(k-1)为第k-1次测量时，单神经元PID控制器产生的控制输出信号，K(k)为第k次测量时神经元输出增益；

步骤A11、所述DSP数字信号处理器模块根据公式

采用有监督的Hebb学习规则，对连接权值进行调整，其中，w₁(k)为第k次测量时第1个输入信号x₁(k)的连接权值，w₁(k-1)为第k-1次测量时第1个输入信号x₁(k)的连接权值，w₂(k)为第k次测量时第2个输入信号x₂(k)的连接权值，w₂(k-1)为第k-1次测量时第2个输入信号x₂(k)的连接权值，w₃(k)为第k次测量时第3个输入信号x₃(k)的连接权值，w₃(k-1)为第k-1次测量时第3个输入信号x₃(k)的连接权值，η_I为积分学习速率，η_P为比例学习速率，η_D为微分学习速率，γ_i(k)为学习信号，z(k)为教师信号；

步骤A12、所述DSP数字信号处理器模块根据公式

对连接权值w₁(k)、w₂(k)和w₃(k)进行规范化处理，其中，

步骤A13、所述DSP数字信号处理器模块采用模糊控制算法调整神经元输出增益K(k)，并将步骤A12处理得到的w_i′(k)替换步骤A10公式

中w_i(k)并整理，得到第k次测量时单神经元产生的控制输出信号

步骤A14、所述DSP数字信号处理器模块根据公式

计算出X轴的控制量u_px(k)和Y轴的控制量u_py(k)；

步骤A15、所述DSP数字信号处理器模块将X轴的附加补偿控制量u_ox(k)与X轴的控制量u_px(k)进行求和运算，得到X轴的输出控制量U_x(k)；所述DSP数字信号处理器模块将Y轴的附加补偿控制量u_oy(k)与Y轴的控制量u_py(k)进行求和运算，得到Y轴的输出控制量U_y(k)。

上述的一种数控机床运动控制系统的控制方法，步骤A13中所述DSP数字信号处理器模块采用模糊控制算法调整神经元输出增益K(k)的具体步骤为：

步骤A1301、所述DSP数字信号处理器模块根据公式e(k)＝l_r(k)-l_p(k)对其第k次测量时指令位置设定值l_r(k)与实际位置值l_p(k)作差，得到第k次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差e(k)；

步骤A1302、所述DSP数字信号处理器模块根据公式

对其第k次测量得到的指令位置设定值与实际位置值的位置偏差e(k)求导，得到第k次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差e(k)随时间t的速度变化率e_c(k)；

步骤A1303、所述DSP数字信号处理器模块根据公式E(k)＝e(k)×K_e(k)对位置偏差e(k)进行量化，得到位置偏差e(k)的量化量E(k)，E(k)的模糊论域为[-E(k)，E(k)]，其中，K_e(k)为第k次测量时得到的位置偏差e(k)的量化因子；

步骤A1304、所述DSP数字信号处理器模块根据公式E_C(k)＝e_c(k)×K_ec(k)对位置偏差e(k)随时间t的变化率e_c(k)进行量化，得到位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)，E_C(k)的模糊论域为[-E_C(k)，E_C(k)]，其中，K_ec(k)为第k次测量时，位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化因子；

步骤A1305、所述DSP数字信号处理器模块对位置偏差e(k)的量化量E(k)按照四舍五入的方法进行整数化，得到位置偏差e(k)的量化量E(k)的整数化结果E(k)′，并将位置偏差e(k)的量化量E(k)的整数化结果E(k)′作为模糊控制的第一个输入；

步骤A1306、所述DSP数字信号处理器模块对位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)按照四舍五入的方法进行整数化，得到位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的整数化结果E_C(k)′，并将位置偏差e(k)的量化量E(k)的整数化结果E_C(k)′作为模糊控制的第二个输入；

步骤A1307、所述DSP数字信号处理器模块根据模糊控制的第一个输入E(k)′和第二个输入E_C(k)′，查询存储在DSP数字信号处理器模块内部存储器中的由DSP数字信号处理器模块预先制定好的模糊控制查询表，得到模糊控制的输出ΔK(k)，ΔK(k)为神经元输出增益的动态调整量；

步骤A1308、所述DSP数字信号处理器模块根据公式K(k)＝H+ΔK(k)对第k次测量时，神经元输出增益的动态调整量ΔK(k)进行整定，得出第k次测量时神经元输出增益K(k)，其中，H为初始时的神经元输出增益。

上述的一种数控机床运动控制系统的控制方法，步骤A1307中所述DSP数字信号处理器模块预先制定模糊控制查询表的具体步骤为：

步骤B1、所述DSP数字信号处理器模块对位置偏差e(k)的量化量E(k)进行模糊化处理，其具体过程如下：

步骤B101、定义位置偏差e(k)的量化量E(k)的模糊状态集合为{负大、负中、负小、零、正小、正中、正大}；

步骤B102、所述DSP数字信号处理器模块根据位置偏差e(k)的量化量E(k)的三角形隶属函数

计算位置偏差e(k)的量化量E(k)所对应的模糊状态的隶属度值trimf(E(k),a₁,b₁,c₁)，并根据最大隶属度原则确定位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态，其中，a₁为位置偏差e(k)的量化量E(k)的三角形隶属度函数所对应的三角形底边的左顶点的横坐标，b₁为位置偏差e(k)的量化量E(k)的三角形隶属度函数所对应的三角形底边的右顶点的横坐标，c₁为位置偏差e(k)的量化量E(k)的三角形隶属度函数所对应的三角形峰值点所对应的横坐标；

步骤B2、所述DSP数字信号处理器模块对位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)进行模糊化处理，其具体过程如下：

步骤B201、定义位置偏差e(k)随时间t的速度变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的模糊状态集合为{负大、负中、负小、零、正小、正中、正大}；

步骤B202、所述DSP数字信号处理器模块根据位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的三角形隶属函数

计算位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)所对应的模糊状态的隶属度值trimf(E_C(k),a₂,b₂,c₂)，并根据最大隶属度原则确定位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)对应的模糊状态，其中，a₂为位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的三角形隶属度函数所对应的三角形底边的左顶点的横坐标，b₂为位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的三角形隶属度函数所对应的三角形底边的右顶点的横坐标，c₂为位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的三角形隶属度函数所对应的三角形峰值点所对应的横坐标；

步骤B3、定义模糊控制的输出ΔK(k)的模糊状态集合为{正大、正中、正小、零、负小、负中、负大}，根据位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)对应的模糊状态得到模糊控制部分的输出ΔK(k)的模糊状态的模糊控制规则，并根据所述模糊控制规则确定模糊控制部分的输出ΔK(k)的模糊状态；

其中，所述模糊控制规则为：

当位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)对应的模糊状态分别为负大和负大、或负中和负大、或负小和负大、或零和负大、或负大和负中、或负中和负中、或负小和负中时，所述模糊控制的输出ΔK(k)为正大；

当位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)对应的模糊状态分别为负大和负小、或负中和负小、或负小和负小、或零和负小、或负大和零时，所述模糊控制的输出ΔK(k)为正中；

当位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)对应的模糊状态分别为负中和零、或负小和零、或负大和正小、或负中和正小时，所述模糊控制的输出ΔK(k)为正小；

当位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)对应的模糊状态分别为正中和负大、或正大和负大、或正中和负中、或正小和负小、或零和零、或负大和正中、或负中和正中、或负大和正大、或负中和正大时，所述模糊控制的输出ΔK(k)为零；

当位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)对应的模糊状态分别为正大和负中、或正中和负小、或正大和负小、或正小和零时，所述模糊控制的输出ΔK(k)为负小；

当位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)对应的模糊状态分别为正中和零、或正大和零、或零和正小、或正小和正小、或正中和正小、或正大和正小、或负小和正中、或正小和正中，或负小和正大时，所述模糊控制的输出ΔK(k)为负中；

当位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)对应的模糊状态分别为零和正中、或正中和正中、或正大和正中、或零和正大、或正小和正大、或正中和正大、或正大和正大时，所述模糊控制的输出ΔK(k)为负大；

步骤B4、对所述模糊控制的输出ΔK(k)的模糊状态进行反模糊化处理，其具体过程如下：

步骤B401、定义所述模糊控制的输出ΔK(k)的论域为[-3，3]；

步骤B402、所述DSP数字信号处理器模块根据神经元输出增益的动态调整量ΔK(k)的三角形隶属函数

计算得到神经元输出增益的动态调整量ΔK(k)在模糊状态下论域中每个整数所对应的隶属度值trimf(ΔK(k),a₃,b₃,c₃)，并将论域中各个整数对应的隶属度值中的最大值所对应的神经元输出增益的动态调整量ΔK(k)的值确定为所述神经元输出增益的动态调整量ΔK(k)反模糊化的结果；其中a₃为神经元输出增益的动态调整量ΔK(k)的三角形隶属度函数所对应的三角形底边的左顶点的横坐标、b₃为神经元输出增益的动态调整量ΔK(k)的三角形隶属度函数所对应的三角形底边的右顶点的横坐标、c₃为神经元输出增益的动态调整量ΔK(k)的三角形隶属度函数所对应的三角形峰值点所对应的横坐标；

步骤B5、重复步骤B1到步骤B4，直到得到位置偏差e(k)的量化量E(k)的论域[-3,3]内的7个整数与位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的论域[-3,3]内的7个整数的49种组合与所述模糊控制的输出ΔK(k)反模糊化的结果的一一对应关系；

步骤B6、将位置偏差e(k)的量化量E(k)的论域[-3,3]内的7个整数与位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的论域[-3,3]内的7个整数的49种组合与所述模糊控制的输出ΔK(k)反模糊化的结果的一一对应关系制定成模糊控制查询表。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的数控机床运动控制系统设计合理，实现方便。

2、本发明的DSP数字信号处理器模块采用32位浮点DSP芯片TMS320F28335，具有强大的数字信号处理能力和嵌入式控制功能。

3、本发明采用双端口存储器模块实现DSP数字信号处理器模块与上位PC机的高速数据交换，构成主从式PC+DSP控制系统，提高通信速度。

4、本发明采用单神经元模糊PID控制算法对神经元输出增益进行在线调整，提高了参数适应性，同时，结合耦合轮廓控制器算法对数控机床的X轴和Y轴进行协调耦合控制，提高了数控机床的加工精度。

5、本发明能够有效应用在数控机床中，结合自适应能力和抗干扰性强的控制方法，能够实现数控加工的高精度控制，使用效果好，便于推广使用。

综上所述，本发明的数控机床运动控制系统设计合理，实现方便，能够有效应用在数控机床中，结合自适应能力和抗干扰性强的控制方法，能够实现数控加工的高精度控制，使用效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的电路原理框图；

图2为本发明DSP数字信号处理器模块A部分的电路原理图；

图3为本发明DSP数字信号处理器模块B部分的电路原理图；

图4为本发明DSP数字信号处理器模块C部分的电路原理图；

图5为本发明DSP数字信号处理器模块D部分的电路原理图；

图6为本发明DSP数字信号处理器模块E部分的电路原理图；

图7为本发明DSP数字信号处理器模块复位电路的电路原理图；

图8为本发明DSP数字信号处理器模块时钟电路的电路原理图；

图9为本发明FPGA模块的电路原理图；

图10为本发明扩展存储器模块的电路原理图；

图11为本发明双端口存储器模块的电路原理图；

图12为本发明PCI接口模块的电路原理图；

图13为本发明光电隔离电路的电路原理图；

图14为本发明D/A转换电路模块的电路原理图；

图15为本发明位置偏差e(k)的量化量E(k)的三角形隶属函数图；

图16为本发明位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的三角形隶属函数图；

图17为本发明神经元输出增益K(k)的动态调整量ΔK(k)的三角形隶属函数图。

附图标记说明:

1—DSP数字信号处理器模块； 2—FPGA模块； 3—上位PC机；

4—双端口存储器模块； 5—扩展存储器模块； 6—PCI接口模块；

7—电源模块； 8—光栅尺； 9—光电隔离电路模块；

10—D/A转换电路模块； 11—伺服控制器。

具体实施方式

如图1所示，本发明的数控机床运动控制系统，包括DSP数字信号处理器模块1、FPGA模块2、上位PC机3、双端口存储器模块4、扩展存储器模块5、PCI接口模块6和D/A转换电路模块10，以及为所述数控机床运动控制系统中各用电模块供电的电源模块7；所述FPGA模块2、双端口存储器模块4和扩展存储器模块5均与DSP数字信号处理器模块1相接，所述上位PC机3和双端口存储器模块4均与PCI接口模块6相接，所述FPGA模块2的输入端接有多个用于对数控机床的运动轴位置进行检测的光栅尺8，所述DSP数字信号处理器模块1的输出端接有多个光电隔离电路模块9，多个所述光电隔离电路模块9均与D/A转换电路模块10的输入端连接，所述D/A转换电路模块10的输出端接有多个用于对驱动数控机床运动轴的伺服电机进行控制的伺服控制器11。

具体实施时，所述光栅尺8和伺服控制器11的数量均为两个，所述光栅尺8为NCST01型增量式光栅尺。

本实施例中，所述DSP数字信号处理器模块1包括DSP芯片TMS320F28335、非极性电容C23、非极性电容C24、电感L3、电感L4、电感L5、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12和电阻R14，以及均与DSP芯片TMS320F28335相接的晶振电路、复位电路和时钟电路；如图2～图6所示，所述DSP芯片TMS320F28335的第44引脚通过电感L3接地，所述DSP芯片TMS320F28335的第45引脚通过电感L4与电源电路模块2的3.3V电压输出端连接，所述DSP芯片TMS320F28335的第31引脚和第59引脚均与电感L5的一端连接，所述电感L5的另一端与电源电路模块2的1.9V电压输出端连接，所述DSP芯片TMS320F28335的第55引脚通过非极性电容C24接地，所述DSP芯片TMS320F28335的第56引脚通过非极性电容C23接地，所述DSP芯片TMS320F28335的第57引脚通过电阻R14接地，所述DSP芯片TMS320F28335的第78引脚通过电阻R12接地，所述DSP芯片TMS320F28335的第80引脚通过电阻R9与电源电路模块2的3.3V电压输出端连接，所述DSP芯片TMS320F28335的第85引脚通过电阻R11与电源电路模块2的3.3V电压输出端连接，所述DSP芯片TMS320F28335的第86引脚通过电阻R10与电源电路模块2的3.3V电压输出端连接，所述DSP芯片TMS320F28335的第105引脚通过电阻R8接地，所述DSP芯片TMS320F28335的第9引脚、第71引脚、第84引脚、第93引脚、第107引脚、第121引脚、第143引脚、第159引脚和第170引脚均与电源电路模块2的3.3V电压输出端连接，所述DSP芯片TMS320F28335的第4引脚、第15引脚、第23引脚、第29引脚、第61引脚、第101引脚、第109引脚、第117引脚、第126引脚、第139引脚、第146引脚、第154引脚和第167引脚均与电源电路模块2的1.9V电压输出端连接，所述DSP芯片TMS320F28335的第3引脚、第8引脚、第14引脚、第22引脚、第30引脚、第35引脚、第36引脚、第37引脚、第38引脚、第39引脚、第40引脚、第41引脚、第42引脚、第46引脚、第47引脚、第48引脚、第49引脚、第50引脚、第51引脚、第52引脚、第53引脚、第60引脚、第70引脚、第83引脚、第92引脚、第103引脚、第106引脚、第108引脚、第118引脚、第120引脚、第125引脚、第140引脚、第144引脚、第147引脚、第155引脚、第160引脚、第166引脚和第171引脚均接地；所述晶振电路包括晶振Y1、非极性电容C21、非极性电容C22和电阻R7，所述晶振Y1的一端、非极性电容C21的一端和电阻R7的一端均与DSP芯片TMS320F28335的第104引脚连接，所述晶振Y1的另一端、非极性电容C22的一端和电阻R7的另一端均与DSP芯片TMS320F28335的第102引脚连接，所述非极性电容C21的另一端和非极性电容C22的另一端均接地；如图7所示，所述复位电路包括复位芯片MAX811、按键S1和电阻R13，所述复位芯片MAX811的第4引脚和电阻R13的一端均与电源电路模块2的3.3V电压输出端连接，所述复位芯片MAX811的第3引脚和电阻R13的另一端均与按键S1的一端连接，所述复位芯片MAX811的第1引脚和按键S1的另一端均接地，所述复位芯片MAX811的第2引脚与DSP芯片TMS320F28335的第80引脚连接；如图8所示，所述时钟电路包括时钟芯片DS3231、非极性电容C57、非极性电容C58、电阻R143和电阻R166，所述时钟芯片DS3231的第2引脚与电源电路模块2的3.3V电压输出端连接，且通过非极性电容C57接地，所述时钟芯片DS3231的第5引脚接地，且通过非极性电容C58与时钟芯片DS3231的第6引脚连接，所述时钟芯片DS3231的第7引脚通过电阻R166与电源电路模块2的3.3V电压输出端连接，且与DSP芯片TMS320F28335的第74引脚连接，所述时钟芯片DS3231的第8引脚通过电阻R143与电源电路模块2的3.3V电压输出端连接，且与DSP芯片TMS320F28335的第75引脚连接。

本实施例中，如图9所示，所述FPGA模块2包括FPGA芯片A3P400，所述FPGA芯片A3P400的第1引脚、第2引脚、第3引脚、第4引脚、第5引脚、第6引脚、第7引脚、第8引脚、第9引脚、第10引脚、第11引脚、第12引脚、第13引脚、第14引脚、第15引脚和第16引脚依次对应与DSP芯片TMS320F28335的第114引脚、第113引脚、第112引脚、第111引脚、第110引脚、第100引脚、第99引脚、第98引脚、第97引脚、第96引脚、第95引脚、第94引脚、第91引脚、第90引脚、第89引脚和第88引脚连接，所述FPGA芯片A3P400的第24引脚、第25引脚、第26引脚、第27引脚、第28引脚、第29引脚、第30引脚、第31引脚、第32引脚、第33引脚、第34引脚、第35引脚、第36引脚、第37引脚、第38引脚、第39引脚、第40引脚和第41引脚依次对应与DSP芯片TMS320F28335的第151引脚、第152引脚、第153引脚、第156引脚、第157引脚、第158引脚、第161引脚、第162引脚、第163引脚、第164引脚、第165引脚、第168引脚、第169引脚、第172引脚、第173引脚、第174引脚、第175引脚和第176引脚连接，所述FPGA芯片A3P400的第18引脚、第19引脚、第20引脚、第21引脚、第22引脚和第23引脚依次对应与DSP芯片TMS320F28335的第18引脚、第19引脚、第25引脚、第20引脚、第21引脚和第24引脚连接。

具体实施时，所述FPGA模块2用于对光栅尺8检测到的位置信号进行滤波、四倍频、鉴相和计数。

本实施例中，如图10所示，所述扩展存储器模块5包括SRAM芯片IS61LV25616，所述SRAM芯片IS61LV25616的第1引脚、第2引脚、第3引脚、第4引脚、第5引脚、第18引脚、第19引脚、第20引脚、第21引脚、第22引脚、第23引脚、第24引脚、第25引脚、第26引脚、第27引脚、第42引脚、第43引脚和第44引脚依次对应与DSP芯片TMS320F28335的第151引脚、第152引脚、第153引脚、第156引脚、第157引脚、第158引脚、第161引脚、第162引脚、第163引脚、第164引脚、第165引脚、第168引脚、第169引脚、第172引脚、第173引脚、第174引脚、第175引脚和第176引脚连接，所述SRAM芯片IS61LV25616的第7引脚、第8引脚、第9引脚、第10引脚、第13引脚、第14引脚、第15引脚、第16引脚、第29引脚、第30引脚、第31引脚、第32引脚、第35引脚、第36引脚、第37引脚和第38引脚依次对应与DSP芯片TMS320F28335的第136引脚、第135引脚、第134引脚、第133引脚、第132引脚、第131引脚、第130引脚、第129引脚、第128引脚、第127引脚、第124引脚、第123引脚、第122引脚、第119引脚、第116引脚和第115引脚连接，所述SRAM芯片IS61LV25616的第6引脚、第17引脚和第41引脚依次对应与DSP芯片TMS320F28335的第141引脚、第137引脚和第149引脚连接，所述SRAM芯片IS61LV25616的第11引脚和第33引脚均与电源模块7的3.3V电压输出端连接，所述SRAM芯片IS61LV25616的第12引脚、第34引脚、第39引脚和第40引脚均接地；如图11所示，所述双端口存储器模块4包括双端口RAM芯片IDT7027，所述双端口RAM芯片IDT7027的第39引脚和第78引脚均与电源模块7的5V电压输出端连接，所述双端口RAM芯片IDT7027的第71引脚和第72引脚均接地，所述双端口RAM芯片IDT7027的第40引脚、第41引脚、第42引脚、第43引脚、第44引脚、第45引脚、第46引脚、第47引脚、第48引脚、第49引脚、第50引脚、第51引脚、第52引脚、第53引脚、第54引脚和第55引脚依次对应与DSP芯片TMS320F28335的第136引脚、第135引脚、第134引脚、第133引脚、第132引脚、第131引脚、第130引脚、第129引脚、第128引脚、第127引脚、第124引脚、第123引脚、第122引脚、第119引脚、第116引脚和第115引脚连接，所述双端口RAM芯片IDT7027的第56引脚、第57引脚、第58引脚、第59引脚、第60引脚、第61引脚、第62引脚、第63引脚、第64引脚、第65引脚、第66引脚、第67引脚、第68引脚、第69引脚和第70引脚依次对应与DSP芯片TMS320F28335的第151引脚、第152引脚、第153引脚、第156引脚、第157引脚、第158引脚、第161引脚、第162引脚、第163引脚、第164引脚、第165引脚、第168引脚、第169引脚、第172引脚和第173引脚连接，所述双端口RAM芯片IDT7027的第73引脚、第74引脚、第75引脚、第76引脚、第77引脚和第80引脚依次对应与DSP芯片TMS320F28335的第1引脚、第148引脚、第145引脚、第150引脚、第142引脚和第2引脚连接；如图12所示，所述PCI接口模块6包括PCI接口芯片PCI9052，所述PCI接口芯片PCI9052的第1引脚～第16引脚依次对应与双端口RAM芯片IDT7027的第1引脚～第16引脚连接，所述PCI接口芯片PCI9052的第20引脚～第33引脚依次对应与双端口RAM芯片IDT7027的第17引脚～第30引脚连接，所述PCI接口芯片PCI9052的第17引脚、第18引脚、第19引脚、第34引脚、第35引脚、第36引脚、第37引脚和第38引脚依次对应与双端口RAM芯片IDT7027的第31引脚、第32引脚、第33引脚、第34引脚、第35引脚、第36引脚、第38引脚和第79引脚连接。

具体实施时，所述扩展存储器模块5和双端口存储器模块4均用于数据缓存，所述双端口存储器模块4还用于协调上位PC机3与DSP数字信号处理器模块1之间的通信速度。

本实施例中，所述光电隔离电路模块9的数量为两个，两个所述光电隔离电路模块9的电路结构相同，如图13所示，所述光电隔离电路模块9包括光耦器6N137、型号为2N3904的三极管Q2、电阻R89、电阻R90和电阻R91，所述光耦器6N137的第2引脚、第7引脚、第8引脚和电阻R90的一端均与电源模块7的5V电压输出端连接，所述光耦器6N137的第6引脚和电阻R90的另一端均与电阻R91的一端连接，所述电阻R91的另一端为所述光电隔离电路模块9的信号输入端，且与DSP芯片TMS320F28335的信号输出引脚连接，所述三极管Q2的集电极通过电阻R89与光耦器6N137的第3引脚连接，所述三极管Q2的发射极和光耦器6N137的第5引脚均接地，所述三极管Q2的基极为所述光电隔离电路模块9的信号输出端。

具体实施时，两个所述光电隔离电路模块9的信号输入端分别与DSP芯片TMS320F28335的第6引脚和第7引脚连接，所述光电隔离电路模块9用于提高信噪比抑制尖峰脉冲和各种噪音干扰。

本实施例中，如图14所示，所述D/A转换电路模块10包括数模转换芯片DAC7725、极性电容C31、非极性电容C32、极性电容C33、非极性电容C34、极性电容C35、非极性电容C36、非极性电容C37和非极性电容C38，所述数模转换芯片DAC7725的第8引脚和第9引脚分别与两个光电隔离电路模块9的信号输出端连接，所述数模转换芯片DAC7725的第1引脚与电源模块7的+10V电压输出端连接，且通过非极性电容C37接地，所述数模转换芯片DAC7725的第28引脚与电源模块7的-10V电压输出端连接，且通过非极性电容C38接地，所述数模转换芯片DAC7725的第5引脚和第20引脚均接地，所述数模转换芯片DAC7725的第24引脚、极性电容C31的正极和非极性电容C32的一端均与电源模块7的5V电压输出端连接，所述极性电容C31的负极和非极性电容C32的另一端均接地，所述数模转换芯片DAC7725的第25引脚、极性电容C33的正极和非极性电容C34的一端均与电源模块7的+12V电压输出端连接，所述极性电容C33的负极和非极性电容C34的另一端均接地，所述数模转换芯片DAC7725的第4引脚、极性电容C35的负极和非极性电容C36的一端均与电源模块7的-12V电压输出端连接，所述极性电容C35的正极和非极性电容C36的另一端均接地，所述数模转换芯片DAC7725的第3引脚为所述D/A转换电路模块10的第一信号输出端VOUTA，所述数模转换芯片DAC7725的第2引脚为所述D/A转换电路模块10的第二信号输出端VOUTB。

具体实施时，两个伺服控制器11分别与D/A转换电路模块10的第一信号输出端VOUTA和第二信号输出端VOUTB连接。

本发明的数控机床运动控制系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤一、所述上位PC机3发送对数控机床X轴和Y轴的控制指令，所述控制指令依次经过PCI接口模块6和双端口存储器模块4传输到DSP数字信号处理器模块1中；

步骤二、所述DSP数字信号处理器模块1输出数字量的指令位置设定值信号，经过光电隔离电路模块9后，再经过D/A转换电路模块10进行数模转换，得到模拟量的指令位置设定值信号后，输入到伺服控制器11中；

步骤三、所述伺服控制器11根据模拟量的指令位置设定值信号驱动X轴和Y轴的伺服电机动作，X轴和Y轴开始移动；同时，所述光栅尺8实时监测X轴和Y轴的实际位置值信号，并将实际位置值信号反馈输入到FPGA模块2中；

步骤四、所述FPGA模块2对输入信号先进行数字滤波，消除干扰信号，再进行四细分、辨向后向FPGA模块2中的计数器提供计数脉冲和方向信号，然后将处理后的实际位置值信号传输到DSP数字信号处理器模块1中；

步骤五、所述DSP数字信号处理器模块1采用复合控制算法对位置偏差信号进行处理，得到优化的数字量控制信号，经过光电隔离电路模块9后，再经过D/A转换电路模块10进行数模转换，得到优化的模拟量控制信号后，输入到伺服控制器11中；

步骤六、所述伺服控制器11根据优化的模拟量控制信号驱动X轴的伺服电机和Y轴的伺服电机动作，实现数控机床对目标工件的精确加工。

本发明方法步骤五中所述DSP数字信号处理器模块1采用复合控制算法对位置偏差信号进行处理，得到优化的数字量控制信号的具体过程为：

所述DSP数字信号处理器模块1根据公式e_x(k)＝l_xr-l_xp对其第k次测量时X轴的指令位置设定值l_xr与实际位置值l_xp作差，得到第k次测量时X轴指令位置设定值与实际位置值的位置偏差e_x(k)；所述DSP数字信号处理器模块1根据公式e_y(k)＝l_yr-l_yp对其第k次测量时Y轴的指令位置设定值l_yr与实际位置值l_yp作差，得到第k次测量时Y轴指令位置设定值与实际位置值的位置偏差e_y(k)，其中，k为非0自然数；所述DSP数字信号处理器模块1将X轴位置偏差e_x(k)与X轴预先设定的阈值相比较，当X轴位置偏差e_x(k)大于X轴设定的阈值时，直接采用PD控制算法，当X轴位置偏差e_x(k)不大于X轴设定的阈值时，采用带耦合轮廓控制器的单神经元模糊PID控制算法；所述DSP数字信号处理器模块1将Y轴位置偏差e_y(k)与Y轴预先设定的阈值相比较，当Y轴位置偏差e_y(k)大于Y轴设定的阈值时，直接采用PD控制算法，当Y轴位置偏差e_y(k)不大于Y轴设定的阈值时，采用带耦合轮廓控制器的单神经元模糊PID控制算法；

其中，带耦合轮廓控制器的单神经元模糊PID控制算法的实现步骤如下：

步骤A1、当X轴和Y轴同时作用下的数控机床刀具的运行轨迹为线性轨迹时，根据公式ε(k)₁＝e_y(k)cosθ-e_x(k)sinθ得到直线轨迹轮廓误差ε(k)₁，其中，θ为直线运行轨迹与X轴正向的夹角；当X轴和Y轴同时作用下的数控机床刀具的运行轨迹为圆弧轨迹时，根据公式

得到圆弧轨迹的轮廓误差ε(k)₂,其中r为圆弧半径；

步骤A2、当圆弧轨迹的轮廓误差小于圆弧本身所对应半径的5％时，忽略轮廓误差对圆弧半径的一阶项，对圆弧轨迹轮廓误差的表达式进行一阶泰勒级数展开得到ε(k)₃＝e_y(k)cosθ-e_x(k)sinθ；当圆弧轨迹的轮廓误差并不满足小于圆弧本身所对应半径的5％时，或者对圆弧轨迹轮廓误差的控制要求不能忽略轮廓误差对圆弧半径的一阶项时，对轮廓误差表达式进行二阶泰勒级数展开得到

步骤A3、所述DSP数字信号处理器模块1采用PID算法，根据公式u_o(k)_n＝[K_P+K_iT_k/(k-1)+K_d(k-1)/T_k]ε(k)_n对步骤A1中的ε(k)₁或步骤A2中不同情况下的的ε(k)₃或ε(k)₄进行处理，得到对应的综合补偿控制量u_o(k)_n，其中，K_P为比例系数，K_i为积分系数，K_d为微分系数，T_k为第k次的采样周期；

步骤A4、所述DSP数字信号处理器模块1根据公式u_ox(k)＝sinθu_o(k)_n得到X轴的附加补偿控制量u_ox(k)；所述DSP数字信号处理器模块1根据公式u_oy(k)＝cosθu_o(k)_n得到Y轴的附加补偿控制量u_oy(k)；

步骤A5、所述DSP数字信号处理器模块1将位置偏差e(k)记作x₁(k)，作为单神经元PID控制器的第一个分量输入信号；

步骤A6、所述DSP数字信号处理器模块1根据公式Δe(k)＝e(k)-e(k-1)对其第k次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差e(k)与第k-1次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差e(k-1)作差，得到第k次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差变化量Δe(k)，将其记作x₂(k)，作为单神经元PID控制器的第二个分量输入信号；

步骤A7、所述DSP数字信号处理器模块1根据公式Δe(k-1)＝e(k-1)-e(k-2)对其第k-1次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差e(k-1)与第k-2次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差e(k-2)作差，得到第k-1次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差Δe(k-1)；

步骤A8、所述DSP数字信号处理器模块1根据公式Δe₂(k)＝Δe(k)-Δe(k-1)对其第k次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差变化量Δe(k)与第k-1次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差变化量Δe(k-1)作差，将所得差值Δe₂(k)记作x₃(k)，作为单神经元PID控制器的第三个分量输入信号；

步骤A9、所述DSP数字信号处理器模块1根据公式

得到单神经元PID控制器的输入A，其中，i＝1,2,3，w_i(k)为第k次测量、第i个输入信号x_i(k)的连接权值；

步骤A10、所述DSP数字信号处理器模块(1)中单神经元PID控制器的算法公式为

其中，u_p(k)为第k次测量时，单神经元PID控制器产生的控制输出信号，u_p(k-1)为第k-1次测量时，单神经元PID控制器产生的控制输出信号，K(k)为第k次测量时神经元输出增益；

步骤A11、所述DSP数字信号处理器模块1根据公式

采用有监督的Hebb学习规则，对连接权值进行调整，其中，w₁(k)为第k次测量时第1个输入信号x₁(k)的连接权值，w₁(k-1)为第k-1次测量时第1个输入信号x₁(k)的连接权值，w₂(k)为第k次测量时第2个输入信号x₂(k)的连接权值，w₂(k-1)为第k-1次测量时第2个输入信号x₂(k)的连接权值，w₃(k)为第k次测量时第3个输入信号x₃(k)的连接权值，w₃(k-1)为第k-1次测量时第3个输入信号x₃(k)的连接权值，η_I为积分学习速率，η_P为比例学习速率，η_D为微分学习速率，γ_i(k)为学习信号，z(k)为教师信号；

步骤A12、所述DSP数字信号处理器模块1根据公式

对连接权值w₁(k)、w₂(k)和w₃(k)进行规范化处理，其中，

步骤A13、所述DSP数字信号处理器模块1采用模糊控制算法调整神经元输出增益K(k)，并将步骤A12处理得到的w_i′(k)替换步骤A10公式

并整理，得到第k次测量时单神经元产生的控制输出信号

步骤A14、所述DSP数字信号处理器模块1根据公式

计算出X轴的控制量u_px(k)和Y轴的控制量u_py(k)；

步骤A15、所述DSP数字信号处理器模块1将X轴的附加补偿控制量u_ox(k)与X轴的控制量u_px(k)进行求和运算，得到X轴的输出控制量U_x(k)；所述DSP数字信号处理器模块1将Y轴的附加补偿控制量u_oy(k)与Y轴的控制量u_py(k)进行求和运算，得到Y轴的输出控制量U_y(k)。

本发明方法步骤A13中所述DSP数字信号处理器模块1采用模糊控制算法调整神经元输出增益K(k)的具体步骤为：

步骤A1301、所述DSP数字信号处理器模块1根据公式e(k)＝l_r(k)-l_p(k)对其第k次测量时指令位置设定值l_r(k)与实际位置值l_p(k)作差，得到第k次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差e(k)；

步骤A1302、所述DSP数字信号处理器模块1根据公式

对其第k次测量得到的指令位置设定值与实际位置值的位置偏差e(k)求导，得到第k次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差e(k)随时间t的速度变化率e_c(k)；

步骤A1303、所述DSP数字信号处理器模块1根据公式E(k)＝e(k)×K_e(k)对位置偏差e(k)进行量化，得到位置偏差e(k)的量化量E(k)，E(k)的模糊论域为[-E(k)，E(k)]，其中，K_e(k)为第k次测量时得到的位置偏差e(k)的量化因子；

具体实施时，位置偏差e(k)的取值为1m，位置偏差e(k)的量化因子K_e(k)的取值为3，位置偏差e(k)的量化量E(k)的模糊论域为[-3,3]；

步骤A1304、所述DSP数字信号处理器模块1根据公式E_C(k)＝e_c(k)×K_ec(k)对位置偏差e(k)随时间t的变化率e_c(k)进行量化，得到位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)，E_C(k)的模糊论域为[-E_C(k)，E_C(k)]，其中，K_ec(k)为第k次测量时，位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化因子；

具体实施时，位置偏差e(k)随时间t的变化率e_c(k)的取值为0.05m/s，位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化因子的取值为60，E_C(k)的模糊论域为[-3,3]；

步骤A1305、所述DSP数字信号处理器模块1对位置偏差e(k)的量化量E(k)按照四舍五入的方法进行整数化，得到位置偏差e(k)的量化量E(k)的整数化结果E(k)′，并将位置偏差e(k)的量化量E(k)的整数化结果E(k)′作为模糊控制的第一个输入；

步骤A1306、所述DSP数字信号处理器模块1对位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)按照四舍五入的方法进行整数化，得到位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的整数化结果E_C(k)′，并将位置偏差e(k)的量化量E(k)的整数化结果E_C(k)′作为模糊控制的第二个输入；

步骤A1307、所述DSP数字信号处理器模块1根据模糊控制的第一个输入E(k)′和第二个输入E_C(k)′，查询存储在DSP数字信号处理器模块1内部存储器中的由DSP数字信号处理器模块1预先制定好的模糊控制查询表，得到模糊控制的输出ΔK(k)，ΔK(k)为神经元输出增益的动态调整量；

步骤A1308、所述DSP数字信号处理器模块1根据公式K(k)＝H+ΔK(k)对第k次测量时，神经元输出增益的动态调整量ΔK(k)进行整定，得出第k次测量时神经元输出增益K(k)，其中，H为初始时的神经元输出增益。

具体实施时，H的取值为20。

本发明方法步骤A1307中所述DSP数字信号处理器模块1预先制定模糊控制查询表的具体步骤为：

步骤B1、所述DSP数字信号处理器模块1对位置偏差e(k)的量化量E(k)进行模糊化处理，其具体过程如下：

步骤B101、定义位置偏差e(k)的量化量E(k)的模糊状态集合为{负大、负中、负小、零、正小、正中、正大}；

步骤B102、所述DSP数字信号处理器模块1根据位置偏差e(k)的量化量E(k)的三角形隶属函数

计算位置偏差e(k)的量化量E(k)所对应的模糊状态的隶属度值trimf(E(k),a₁,b₁,c₁)，并根据最大隶属度原则确定位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态，其中，a₁为位置偏差e(k)的量化量E(k)的三角形隶属度函数所对应的三角形底边的左顶点的横坐标，b₁为位置偏差e(k)的量化量E(k)的三角形隶属度函数所对应的三角形底边的右顶点的横坐标，c₁为位置偏差e(k)的量化量E(k)的三角形隶属度函数所对应的三角形峰值点所对应的横坐标；

具体实施时，如图15所示，位置偏差e(k)的量化量E(k)的模糊语言变量值集合为{负大、负中、负小、零、正小、正中、正大}，当E(k)模糊值取负大时，取a₁＝-4、b₁＝-2、c₁＝-3；当E(k)模糊值取负中时，取a₁＝-3、b₁＝-1、c₁＝-2；当E(k)模糊值取负小时，取a₁＝-2、b₁＝0、c₁＝-1；当E(k)模糊值取零时，取a₁＝-1、b₁＝0、c₁＝1；当E(k)模糊值取正小时，取a₁＝0、b₁＝2、c₁＝1；当E(k)模糊值取正中时，取a₁＝1、b₁＝3、c₁＝2；当E(k)模糊值取正大时，取a₁＝2、b₁＝4、c₁＝3；

步骤B2、所述DSP数字信号处理器模块1对位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)进行模糊化处理，其具体过程如下：

步骤B201、定义位置偏差e(k)随时间t的速度变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的模糊状态集合为{负大、负中、负小、零、正小、正中、正大}；

步骤B202、所述DSP数字信号处理器模块1根据位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的三角形隶属函数

计算位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)所对应的模糊状态的隶属度值trimf(E_C(k),a₂,b₂,c₂)，并根据最大隶属度原则确定位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)对应的模糊状态，其中，a₂为位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的三角形隶属度函数所对应的三角形底边的左顶点的横坐标，b₂为位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的三角形隶属度函数所对应的三角形底边的右顶点的横坐标，c₂为位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的三角形隶属度函数所对应的三角形峰值点所对应的横坐标；

具体实施时，如图16所示，位置偏差e(k)随时间t的速度变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的模糊语言变量值集合为{负大、负中、负小、零、正小、正中、正大}，当E_C(k)模糊值取负大时，取a₂＝-4、b₂＝-2、c₂＝-3；当E_C(k)模糊值取负中时，取a₂＝-3、b₂＝-1、c₂＝-2；当E_C(k)模糊值取负小时，取a₂＝-2、b₂＝0、c₂＝-1；当E_C(k)模糊值取零时，取a₂＝-1、b₂＝0、c₂＝1；当E_C(k)模糊值取正小时，取a₂＝0、b₂＝2、c₂＝1；当E_C(k)模糊值取正中时，取a₂＝1、b₂＝3、c₂＝2；当E_C(k)模糊值取正大时，取a₂＝2、b₂＝4、c₂＝3；

步骤B3、定义模糊控制的输出ΔK(k)的模糊状态集合为{正大、正中、正小、零、负小、负中、负大}，根据位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)对应的模糊状态得到模糊控制部分的输出ΔK(k)的模糊状态的模糊控制规则，并根据所述模糊控制规则确定模糊控制部分的输出ΔK(k)的模糊状态；

其中，所述模糊控制规则为：

当位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)对应的模糊状态分别为负大和负大、或负中和负大、或负小和负大、或零和负大、或负大和负中、或负中和负中、或负小和负中时，所述模糊控制的输出ΔK(k)为正大；

当位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)对应的模糊状态分别为负大和负小、或负中和负小、或负小和负小、或零和负小、或负大和零时，所述模糊控制的输出ΔK(k)为正中；

当位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)对应的模糊状态分别为负中和零、或负小和零、或负大和正小、或负中和正小时，所述模糊控制的输出ΔK(k)为正小；

当位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)对应的模糊状态分别为正中和负大、或正大和负大、或正中和负中、或正小和负小、或零和零、或负大和正中、或负中和正中、或负大和正大、或负中和正大时，所述模糊控制的输出ΔK(k)为零；

当位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)对应的模糊状态分别为正大和负中、或正中和负小、或正大和负小、或正小和零时，所述模糊控制的输出ΔK(k)为负小；

当位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)对应的模糊状态分别为正中和零、或正大和零、或零和正小、或正小和正小、或正中和正小、或正大和正小、或负小和正中、或正小和正中，或负小和正大时，所述模糊控制的输出ΔK(k)为负中；

当位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)对应的模糊状态分别为零和正中、或正中和正中、或正大和正中、或零和正大、或正小和正大、或正中和正大、或正大和正大时，所述模糊控制的输出ΔK(k)为负大；

步骤B4、对所述模糊控制的输出ΔK(k)的模糊状态进行反模糊化处理，其具体过程如下：

步骤B401、定义所述模糊控制的输出ΔK(k)的论域为[-3，3]；

步骤B402、所述DSP数字信号处理器模块1根据神经元输出增益的动态调整量ΔK(k)的三角形隶属函数

计算得到神经元输出增益的动态调整量ΔK(k)在模糊状态下论域中每个整数所对应的隶属度值trimf(ΔK(k),a₃,b₃,c₃)，并将论域中各个整数对应的隶属度值中的最大值所对应的神经元输出增益的动态调整量ΔK(k)的值确定为所述神经元输出增益的动态调整量ΔK(k)反模糊化的结果；其中a₃为神经元输出增益的动态调整量ΔK(k)的三角形隶属度函数所对应的三角形底边的左顶点的横坐标、b₃为神经元输出增益的动态调整量ΔK(k)的三角形隶属度函数所对应的三角形底边的右顶点的横坐标、c₃为神经元输出增益的动态调整量ΔK(k)的三角形隶属度函数所对应的三角形峰值点所对应的横坐标；

具体实施时，如图17所示，神经元输出增益的动态调整量ΔK(k)的论域取为[-3，3]，神经元输出增益的动态调整量ΔK(k)的模糊语言变量值集合为{负大、负中、负小、零、正小、正中、正大}，当ΔK(k)模糊值取负大时，取a₃＝-4、b₃＝-2、c₃＝-3；当ΔK(k)模糊值取负中时，取a₃＝-3、b₃＝-1、c₃＝-2；当ΔK(k)模糊值取负小时，取a₃＝-2、b₃＝0、c₃＝-1；当ΔK(k)模糊值取零时，取a₃＝-1、b₃＝0、c₃＝1；当ΔK(k)模糊值取正小时，取a₃＝0、b₃＝2、c₃＝1；当ΔK(k)模糊值取正中时，取a₃＝1、b₃＝3、c₃＝2；当ΔK(k)模糊值取正大时，取a₃＝2、b₃＝4、c₃＝3；

步骤B5、重复步骤B1到步骤B4，直到得到位置偏差e(k)的量化量E(k)的论域[-3,3]内的7个整数与位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的论域[-3,3]内的7个整数的49种组合与所述模糊控制的输出ΔK(k)反模糊化的结果的一一对应关系；

步骤B6、将位置偏差e(k)的量化量E(k)的论域[-3,3]内的7个整数与位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的论域[-3,3]内的7个整数的49种组合与所述模糊控制的输出ΔK(k)反模糊化的结果的一一对应关系制定成模糊控制查询表。

具体实施时，模糊控制查询表用语言描述为：

当位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的值分别为-3和-3，或-3和-2，或-3和-1时，所述模糊控制的输出ΔK(k)反模糊化的结果为3；

当位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的值分别为-3和0，或-2和-3，或-2和-2，或-2和-1，或-1和-3，或-1和-2时，所述模糊控制的输出ΔK(k)反模糊化的结果为2；

当位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的值分别为-3和1，或-3和2，或-2和0，或-2和1，或-1和-1，或-1和0，或0和-3，或0和-2，或1和-3时，所述模糊控制的输出ΔK(k)反模糊化的结果为1；

当位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的值分别为-1和3，或0和2，或0和3，或1和0，或1和1，或1和2，或2和-1，或2和0，或3和-2，或3和-1时，所述模糊控制的输出ΔK(k)反模糊化的结果为-1；

当位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的值分别为1和3，或2和1，或2和2，或2和3，或3和0时，所述模糊控制的输出ΔK(k)反模糊化的结果为-2；

当位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的值分别为-3和3，或-2和2，或-2和3，或-1和1，或-1和2，或0和-1，或0和0，或0和1，或1和-2，或1和-1，或2和-3，或2和-2，或3和-3，或3和1，或3和2，或3和3时，所述模糊控制的输出ΔK(k)反模糊化的结果为-3。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种数控机床运动控制系统的控制方法，所述运动控制系统包括DSP数字信号处理器模块(1)、FPGA模块(2)、上位PC机(3)、双端口存储器模块(4)、扩展存储器模块(5)、PCI接口模块(6)和D/A转换电路模块(10)，以及为所述数控机床运动控制系统中各用电模块供电的电源模块(7)；所述FPGA模块(2)、双端口存储器模块(4)和扩展存储器模块(5)均与DSP数字信号处理器模块(1)相接，所述上位PC机(3)和双端口存储器模块(4)均与PCI接口模块(6)相接，所述FPGA模块(2)的输入端接有多个用于对数控机床的运动轴位置进行检测的光栅尺(8)，所述DSP数字信号处理器模块(1)的输出端接有多个光电隔离电路模块(9)，多个所述光电隔离电路模块(9)均与D/A转换电路模块(10)的输入端连接，所述D/A转换电路模块(10)的输出端接有多个用于对驱动数控机床运动轴的伺服电机进行控制的伺服控制器(11)，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤一、所述上位PC机(3)发送对数控机床X轴和Y轴的控制指令，所述控制指令依次经过PCI接口模块(6)和双端口存储器模块(4)传输到DSP数字信号处理器模块(1)中；

步骤二、所述DSP数字信号处理器模块(1)输出数字量的指令位置设定值信号，经过光电隔离电路模块(9)后，再经过D/A转换电路模块(10)进行数模转换，得到模拟量的指令位置设定值信号后，输入到伺服控制器(11)中；

步骤三、所述伺服控制器(11)根据模拟量的指令位置设定值信号驱动X轴和Y轴的伺服电机动作，X轴和Y轴开始移动；同时，所述光栅尺(8)实时监测X轴和Y轴的实际位置值信号，并将实际位置值信号反馈输入到FPGA模块(2)中；

步骤四、所述FPGA模块(2)对输入信号先进行数字滤波，消除干扰信号，再进行四细分、辨向后向FPGA模块(2)中的计数器提供计数脉冲和方向信号，然后将处理后的实际位置值信号传输到DSP数字信号处理器模块(1)中；

步骤五、所述DSP数字信号处理器模块(1)采用复合控制算法对位置偏差信号进行处理，得到优化的数字量控制信号，经过光电隔离电路模块(9)后，再经过D/A转换电路模块(10)进行数模转换，得到优化的模拟量控制信号后，输入到伺服控制器(11)中；具体包括：

所述DSP数字信号处理器模块(1)根据公式e_x(k)＝l_xr-l_xp对其第k次测量时X轴的指令位置设定值l_xr与实际位置值l_xp作差，得到第k次测量时X轴指令位置设定值与实际位置值的位置偏差e_x(k)；所述DSP数字信号处理器模块(1)根据公式e_y(k)＝l_yr-l_yp对其第k次测量时Y轴的指令位置设定值l_yr与实际位置值l_yp作差，得到第k次测量时Y轴指令位置设定值与实际位置值的位置偏差e_y(k)，其中，k为非0自然数；所述DSP数字信号处理器模块(1)将X轴位置偏差e_x(k)与X轴预先设定的阈值相比较，当X轴位置偏差e_x(k)大于X轴设定的阈值时，直接采用PD控制算法，当X轴位置偏差e_x(k)不大于X轴设定的阈值时，采用带耦合轮廓控制器的单神经元模糊PID控制算法；所述DSP数字信号处理器模块(1)将Y轴位置偏差e_y(k)与Y轴预先设定的阈值相比较，当Y轴位置偏差e_y(k)大于Y轴设定的阈值时，直接采用PD控制算法，当Y轴位置偏差e_y(k)不大于Y轴设定的阈值时，采用带耦合轮廓控制器的单神经元模糊PID控制算法；

其中，带耦合轮廓控制器的单神经元模糊PID控制算法的实现步骤如下：

步骤A1、当X轴和Y轴同时作用下的数控机床刀具的运行轨迹为线性轨迹时，根据公式ε(k)₁＝e_y(k)cosθ-e_x(k)sinθ得到直线轨迹轮廓误差ε(k)₁，其中，θ为直线运行轨迹与X轴正向的夹角；当X轴和Y轴同时作用下的数控机床刀具的运行轨迹为圆弧轨迹时，根据公式

得到圆弧轨迹的轮廓误差ε(k)₂,其中r为圆弧半径；

步骤A2、当圆弧轨迹的轮廓误差小于圆弧本身所对应半径的5％时，忽略轮廓误差对圆弧半径的一阶项，对圆弧轨迹轮廓误差的表达式进行一阶泰勒级数展开得到ε(k)₃＝e_y(k)cosθ-e_x(k)sinθ；当圆弧轨迹的轮廓误差并不满足小于圆弧本身所对应半径的5％时，或者对圆弧轨迹轮廓误差的控制要求不能忽略轮廓误差对圆弧半径的一阶项时，对轮廓误差表达式进行二阶泰勒级数展开得到

步骤A3、所述DSP数字信号处理器模块(1)采用PID算法，根据公式u_o(k)_n＝[K_P+K_iT_k/(k-1)+K_d(k-1)/T_k]ε(k)_n对步骤A1中的ε(k)₁或步骤A2中不同情况下的的ε(k)₃或ε(k)₄进行处理，得到对应的综合补偿控制量u_o(k)_n，其中，K_P为比例系数，K_i为积分系数，K_d为微分系数，T_k为第k次的采样周期；

步骤A4、所述DSP数字信号处理器模块(1)根据公式u_ox(k)＝sinθu_o(k)_n得到X轴的附加补偿控制量u_ox(k)；所述DSP数字信号处理器模块(1)根据公式u_oy(k)＝cosθu_o(k)_n得到Y轴的附加补偿控制量u_oy(k)；

步骤A5、所述DSP数字信号处理器模块(1)将位置偏差e(k)记作x₁(k)，作为单神经元PID控制器的第一个分量输入信号；

步骤A6、所述DSP数字信号处理器模块(1)根据公式Δe(k)＝e(k)-e(k-1)对其第k次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差e(k)与第k-1次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差e(k-1)作差，得到第k次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差变化量Δe(k)，将其记作x₂(k)，作为单神经元PID控制器的第二个分量输入信号；

步骤A7、所述DSP数字信号处理器模块(1)根据公式Δe(k-1)＝e(k-1)-e(k-2)对其第k-1次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差e(k-1)与第k-2次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差e(k-2)作差，得到第k-1次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差Δe(k-1)；

步骤A8、所述DSP数字信号处理器模块(1)根据公式Δe₂(k)＝Δe(k)-Δe(k-1)对其第k次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差变化量Δe(k)与第k-1次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差变化量Δe(k-1)作差，将所得差值Δe₂(k)记作x₃(k)，作为单神经元PID控制器的第三个分量输入信号；

步骤A9、所述DSP数字信号处理器模块(1)根据公式

得到单神经元PID控制器的输入A，其中，i＝1,2,3，w_i(k)为第k次测量、第i个输入信号x_i(k)的连接权值；

步骤A10、所述DSP数字信号处理器模块(1)中单神经元PID控制器的算法公式为

其中，u_p(k)为第k次测量时，单神经元PID控制器产生的控制输出信号，u_p(k-1)为第k-1次测量时，单神经元PID控制器产生的控制输出信号，K(k)为第k次测量时神经元输出增益；

步骤A11、所述DSP数字信号处理器模块(1)根据公式

采用有监督的Hebb学习规则，对连接权值进行调整，其中，w₁(k)为第k次测量时第1个输入信号x₁(k)的连接权值，w₁(k-1)为第k-1次测量时第1个输入信号x₁(k)的连接权值，w₂(k)为第k次测量时第2个输入信号x₂(k)的连接权值，w₂(k-1)为第k-1次测量时第2个输入信号x₂(k)的连接权值，w₃(k)为第k次测量时第3个输入信号x₃(k)的连接权值，w₃(k-1)为第k-1次测量时第3个输入信号x₃(k)的连接权值，η_I为积分学习速率，η_P为比例学习速率，η_D为微分学习速率，γ_i(k)为学习信号，z(k)为教师信号；

步骤A12、所述DSP数字信号处理器模块(1)根据公式

对连接权值w₁(k)、w₂(k)和w₃(k)进行规范化处理，其中，

步骤A13、所述DSP数字信号处理器模块(1)采用模糊控制算法调整神经元输出增益K(k)，并将步骤A12处理得到的w_i′(k)替换步骤A10公式

中w_i(k)并整理，得到第k次测量时单神经元产生的控制输出信号

步骤A14、所述DSP数字信号处理器模块(1)根据公式

计算出X轴的控制量u_px(k)和Y轴的控制量u_py(k)；

步骤A15、所述DSP数字信号处理器模块(1)将X轴的附加补偿控制量u_ox(k)与X轴的控制量u_px(k)进行求和运算，得到X轴的输出控制量U_x(k)；所述DSP数字信号处理器模块(1)将Y轴的附加补偿控制量u_oy(k)与Y轴的控制量u_py(k)进行求和运算，得到Y轴的输出控制量U_y(k)；

步骤六、所述伺服控制器(11)根据优化的模拟量控制信号驱动X轴的伺服电机和Y轴的伺服电机动作，实现数控机床对目标工件的精确加工。

2.按照权利要求1所述的一种数控机床运动控制系统的控制方法，其特征在于：所述DSP数字信号处理器模块(1)包括DSP芯片TMS320F28335、非极性电容C23、非极性电容C24、电感L3、电感L4、电感L5、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12和电阻R14，以及均与DSP芯片TMS320F28335相接的晶振电路、复位电路和时钟电路；所述DSP芯片TMS320F28335的第44引脚通过电感L3接地，所述DSP芯片TMS320F28335的第45引脚通过电感L4与电源模块(7)的3.3V电压输出端连接，所述DSP芯片TMS320F28335的第31引脚和第59引脚均与电感L5的一端连接，所述电感L5的另一端与电源模块(7)的1.9V电压输出端连接，所述DSP芯片TMS320F28335的第55引脚通过非极性电容C24接地，所述DSP芯片TMS320F28335的第56引脚通过非极性电容C23接地，所述DSP芯片TMS320F28335的第57引脚通过电阻R14接地，所述DSP芯片TMS320F28335的第78引脚通过电阻R12接地，所述DSP芯片TMS320F28335的第80引脚通过电阻R9与电源模块(7)的3.3V电压输出端连接，所述DSP芯片TMS320F28335的第85引脚通过电阻R11与电源模块(7)的3.3V电压输出端连接，所述DSP芯片TMS320F28335的第86引脚通过电阻R10与电源模块(7)的3.3V电压输出端连接，所述DSP芯片TMS320F28335的第105引脚通过电阻R8接地，所述DSP芯片TMS320F28335的第9引脚、第71引脚、第84引脚、第93引脚、第107引脚、第121引脚、第143引脚、第159引脚和第170引脚均与电源模块(7)的3.3V电压输出端连接，所述DSP芯片TMS320F28335的第4引脚、第15引脚、第23引脚、第29引脚、第61引脚、第101引脚、第109引脚、第117引脚、第126引脚、第139引脚、第146引脚、第154引脚和第167引脚均与电源模块(7)的1.9V电压输出端连接，所述DSP芯片TMS320F28335的第3引脚、第8引脚、第14引脚、第22引脚、第30引脚、第35引脚、第36引脚、第37引脚、第38引脚、第39引脚、第40引脚、第41引脚、第42引脚、第46引脚、第47引脚、第48引脚、第49引脚、第50引脚、第51引脚、第52引脚、第53引脚、第60引脚、第70引脚、第83引脚、第92引脚、第103引脚、第106引脚、第108引脚、第118引脚、第120引脚、第125引脚、第140引脚、第144引脚、第147引脚、第155引脚、第160引脚、第166引脚和第171引脚均接地；所述晶振电路包括晶振Y1、非极性电容C21、非极性电容C22和电阻R7，所述晶振Y1的一端、非极性电容C21的一端和电阻R7的一端均与DSP芯片TMS320F28335的第104引脚连接，所述晶振Y1的另一端、非极性电容C22的一端和电阻R7的另一端均与DSP芯片TMS320F28335的第102引脚连接，所述非极性电容C21的另一端和非极性电容C22的另一端均接地；所述复位电路包括复位芯片MAX811、按键S1和电阻R13，所述复位芯片MAX811的第4引脚和电阻R13的一端均与电源模块(7)的3.3V电压输出端连接，所述复位芯片MAX811的第3引脚和电阻R13的另一端均与按键S1的一端连接，所述复位芯片MAX811的第1引脚和按键S1的另一端均接地，所述复位芯片MAX811的第2引脚与DSP芯片TMS320F28335的第80引脚连接；所述时钟电路包括时钟芯片DS3231、非极性电容C57、非极性电容C58、电阻R143和电阻R166，所述时钟芯片DS3231的第2引脚与电源模块(7)的3.3V电压输出端连接，且通过非极性电容C57接地，所述时钟芯片DS3231的第5引脚接地，且通过非极性电容C58与时钟芯片DS3231的第6引脚连接，所述时钟芯片DS3231的第7引脚通过电阻R166与电源模块(7)的3.3V电压输出端连接，且与DSP芯片TMS320F28335的第74引脚连接，所述时钟芯片DS3231的第8引脚通过电阻R143与电源模块(7)的3.3V电压输出端连接，且与DSP芯片TMS320F28335的第75引脚连接。

3.按照权利要求2所述的一种数控机床运动控制系统的控制方法，其特征在于：所述FPGA模块(2)包括FPGA芯片A3P400，所述FPGA芯片A3P400的第1引脚、第2引脚、第3引脚、第4引脚、第5引脚、第6引脚、第7引脚、第8引脚、第9引脚、第10引脚、第11引脚、第12引脚、第13引脚、第14引脚、第15引脚和第16引脚依次对应与DSP芯片TMS320F28335的第114引脚、第113引脚、第112引脚、第111引脚、第110引脚、第100引脚、第99引脚、第98引脚、第97引脚、第96引脚、第95引脚、第94引脚、第91引脚、第90引脚、第89引脚和第88引脚连接，所述FPGA芯片A3P400的第24引脚、第25引脚、第26引脚、第27引脚、第28引脚、第29引脚、第30引脚、第31引脚、第32引脚、第33引脚、第34引脚、第35引脚、第36引脚、第37引脚、第38引脚、第39引脚、第40引脚和第41引脚依次对应与DSP芯片TMS320F28335的第151引脚、第152引脚、第153引脚、第156引脚、第157引脚、第158引脚、第161引脚、第162引脚、第163引脚、第164引脚、第165引脚、第168引脚、第169引脚、第172引脚、第173引脚、第174引脚、第175引脚和第176引脚连接，所述FPGA芯片A3P400的第18引脚、第19引脚、第20引脚、第21引脚、第22引脚和第23引脚依次对应与DSP芯片TMS320F28335的第18引脚、第19引脚、第25引脚、第20引脚、第21引脚和第24引脚连接。

4.按照权利要求2所述的一种数控机床运动控制系统的控制方法，其特征在于：所述扩展存储器模块(5)包括SRAM芯片IS61LV25616，所述SRAM芯片IS61LV25616的第1引脚、第2引脚、第3引脚、第4引脚、第5引脚、第18引脚、第19引脚、第20引脚、第21引脚、第22引脚、第23引脚、第24引脚、第25引脚、第26引脚、第27引脚、第42引脚、第43引脚和第44引脚依次对应与DSP芯片TMS320F28335的第151引脚、第152引脚、第153引脚、第156引脚、第157引脚、第158引脚、第161引脚、第162引脚、第163引脚、第164引脚、第165引脚、第168引脚、第169引脚、第172引脚、第173引脚、第174引脚、第175引脚和第176引脚连接，所述SRAM芯片IS61LV25616的第7引脚、第8引脚、第9引脚、第10引脚、第13引脚、第14引脚、第15引脚、第16引脚、第29引脚、第30引脚、第31引脚、第32引脚、第35引脚、第36引脚、第37引脚和第38引脚依次对应与DSP芯片TMS320F28335的第136引脚、第135引脚、第134引脚、第133引脚、第132引脚、第131引脚、第130引脚、第129引脚、第128引脚、第127引脚、第124引脚、第123引脚、第122引脚、第119引脚、第116引脚和第115引脚连接，所述SRAM芯片IS61LV25616的第6引脚、第17引脚和第41引脚依次对应与DSP芯片TMS320F28335的第141引脚、第137引脚和第149引脚连接，所述SRAM芯片IS61LV25616的第11引脚和第33引脚均与电源模块(7)的3.3V电压输出端连接，所述SRAM芯片IS61LV25616的第12引脚、第34引脚、第39引脚和第40引脚均接地；所述双端口存储器模块(4)包括双端口RAM芯片IDT7027，所述双端口RAM芯片IDT7027的第39引脚和第78引脚均与电源模块(7)的5V电压输出端连接，所述双端口RAM芯片IDT7027的第71引脚和第72引脚均接地，所述双端口RAM芯片IDT7027的第40引脚、第41引脚、第42引脚、第43引脚、第44引脚、第45引脚、第46引脚、第47引脚、第48引脚、第49引脚、第50引脚、第51引脚、第52引脚、第53引脚、第54引脚和第55引脚依次对应与DSP芯片TMS320F28335的第136引脚、第135引脚、第134引脚、第133引脚、第132引脚、第131引脚、第130引脚、第129引脚、第128引脚、第127引脚、第124引脚、第123引脚、第122引脚、第119引脚、第116引脚和第115引脚连接，所述双端口RAM芯片IDT7027的第56引脚、第57引脚、第58引脚、第59引脚、第60引脚、第61引脚、第62引脚、第63引脚、第64引脚、第65引脚、第66引脚、第67引脚、第68引脚、第69引脚和第70引脚依次对应与DSP芯片TMS320F28335的第151引脚、第152引脚、第153引脚、第156引脚、第157引脚、第158引脚、第161引脚、第162引脚、第163引脚、第164引脚、第165引脚、第168引脚、第169引脚、第172引脚和第173引脚连接，所述双端口RAM芯片IDT7027的第73引脚、第74引脚、第75引脚、第76引脚、第77引脚和第80引脚依次对应与DSP芯片TMS320F28335的第1引脚、第148引脚、第145引脚、第150引脚、第142引脚和第2引脚连接；所述PCI接口模块(6)包括PCI接口芯片PCI9052，所述PCI接口芯片PCI9052的第1引脚～第16引脚依次对应与双端口RAM芯片IDT7027的第1引脚～第16引脚连接，所述PCI接口芯片PCI9052的第20引脚～第33引脚依次对应与双端口RAM芯片IDT7027的第17引脚～第30引脚连接，所述PCI接口芯片PCI9052的第17引脚、第18引脚、第19引脚、第34引脚、第35引脚、第36引脚、第37引脚和第38引脚依次对应与双端口RAM芯片IDT7027的第31引脚、第32引脚、第33引脚、第34引脚、第35引脚、第36引脚、第38引脚和第79引脚连接。

5.按照权利要求2所述的一种数控机床运动控制系统的控制方法，其特征在于：所述光电隔离电路模块(9)的数量为两个，两个所述光电隔离电路模块(9)的电路结构相同，且包括光耦器6N137、型号为2N3904的三极管Q2、电阻R89、电阻R90和电阻R91，所述光耦器6N137的第2引脚、第7引脚、第8引脚和电阻R90的一端均与电源模块(7)的5V电压输出端连接，所述光耦器6N137的第6引脚和电阻R90的另一端均与电阻R91的一端连接，所述电阻R91的另一端为所述光电隔离电路模块(9)的信号输入端，且与DSP芯片TMS320F28335的信号输出引脚连接，所述三极管Q2的集电极通过电阻R89与光耦器6N137的第3引脚连接，所述三极管Q2的发射极和光耦器6N137的第5引脚均接地，所述三极管Q2的基极为所述光电隔离电路模块(9)的信号输出端。

6.按照权利要求5所述的一种数控机床运动控制系统的控制方法，其特征在于：所述D/A转换电路模块(10)包括数模转换芯片DAC7725、极性电容C31、非极性电容C32、极性电容C33、非极性电容C34、极性电容C35、非极性电容C36、非极性电容C37和非极性电容C38，所述数模转换芯片DAC7725的第8引脚和第9引脚分别与两个光电隔离电路模块(9)的信号输出端连接，所述数模转换芯片DAC7725的第1引脚与电源模块(7)的+10V电压输出端连接，且通过非极性电容C37接地，所述数模转换芯片DAC7725的第28引脚与电源模块(7)的-10V电压输出端连接，且通过非极性电容C38接地，所述数模转换芯片DAC7725的第5引脚和第20引脚均接地，所述数模转换芯片DAC7725的第24引脚、极性电容C31的正极和非极性电容C32的一端均与电源模块(7)的5V电压输出端连接，所述极性电容C31的负极和非极性电容C32的另一端均接地，所述数模转换芯片DAC7725的第25引脚、极性电容C33的正极和非极性电容C34的一端均与电源模块(7)的+12V电压输出端连接，所述极性电容C33的负极和非极性电容C34的另一端均接地，所述数模转换芯片DAC7725的第4引脚、极性电容C35的负极和非极性电容C36的一端均与电源模块(7)的-12V电压输出端连接，所述极性电容C35的正极和非极性电容C36的另一端均接地，所述数模转换芯片DAC7725的第3引脚为所述D/A转换电路模块(10)的第一信号输出端VOUTA，所述数模转换芯片DAC7725的第2引脚为所述D/A转换电路模块(10)的第二信号输出端VOUTB。

7.按照权利要求1所述的一种数控机床运动控制系统的控制方法，其特征在于：步骤A13中所述DSP数字信号处理器模块(1)采用模糊控制算法调整神经元输出增益K(k)的具体步骤为：

步骤A1301、所述DSP数字信号处理器模块(1)根据公式e(k)＝l_r(k)-l_p(k)对其第k次测量时指令位置设定值l_r(k)与实际位置值l_p(k)作差，得到第k次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差e(k)；

步骤A1302、所述DSP数字信号处理器模块(1)根据公式

对其第k次测量得到的指令位置设定值与实际位置值的位置偏差e(k)求导，得到第k次测量时指令位置设定值与实际位置值的位置偏差e(k)随时间t的速度变化率e_c(k)；

步骤A1303、所述DSP数字信号处理器模块(1)根据公式E(k)＝e(k)×K_e(k)对位置偏差e(k)进行量化，得到位置偏差e(k)的量化量E(k)，E(k)的模糊论域为[-E(k),E(k)]，其中，K_e(k)为第k次测量时得到的位置偏差e(k)的量化因子；

步骤A1304、所述DSP数字信号处理器模块(1)根据公式E_C(k)＝e_c(k)×K_ec(k)对位置偏差e(k)随时间t的变化率e_c(k)进行量化，得到位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)，E_C(k)的模糊论域为[-E_C(k)，E_C(k)]，其中，K_ec(k)为第k次测量时，位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化因子；

步骤A1305、所述DSP数字信号处理器模块(1)对位置偏差e(k)的量化量E(k)按照四舍五入的方法进行整数化，得到位置偏差e(k)的量化量E(k)的整数化结果E(k)′，并将位置偏差e(k)的量化量E(k)的整数化结果E(k)′作为模糊控制的第一个输入；

步骤A1306、所述DSP数字信号处理器模块(1)对位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)按照四舍五入的方法进行整数化，得到位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的整数化结果E_C(k)′，并将位置偏差e(k)的量化量E(k)的整数化结果E_C(k)′作为模糊控制的第二个输入；

步骤A1307、所述DSP数字信号处理器模块(1)根据模糊控制的第一个输入E(k)′和第二个输入E_C(k)′，查询存储在DSP数字信号处理器模块(1)内部存储器中的由DSP数字信号处理器模块(1)预先制定好的模糊控制查询表，得到模糊控制的输出ΔK(k)，ΔK(k)为神经元输出增益的动态调整量；

步骤A1308、所述DSP数字信号处理器模块(1)根据公式K(k)＝H+ΔK(k)对第k次测量时，神经元输出增益的动态调整量ΔK(k)进行整定，得出第k次测量时神经元输出增益K(k)，其中，H为初始时的神经元输出增益。

8.按照权利要求7所述的一种数控机床运动控制系统的控制方法，其特征在于：步骤A1307中所述DSP数字信号处理器模块(1)预先制定模糊控制查询表的具体步骤为：

步骤B1、所述DSP数字信号处理器模块(1)对位置偏差e(k)的量化量E(k)进行模糊化处理，其具体过程如下：

步骤B101、定义位置偏差e(k)的量化量E(k)的模糊状态集合为{负大、负中、负小、零、正小、正中、正大}；

步骤B102、所述DSP数字信号处理器模块(1)根据位置偏差e(k)的量化量E(k)的三角形隶属函数

计算位置偏差e(k)的量化量E(k)所对应的模糊状态的隶属度值trimf(E(k),a₁,b₁,c₁)，并根据最大隶属度原则确定位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态，其中，a₁为位置偏差e(k)的量化量E(k)的三角形隶属度函数所对应的三角形底边的左顶点的横坐标，b₁为位置偏差e(k)的量化量E(k)的三角形隶属度函数所对应的三角形底边的右顶点的横坐标，c₁为位置偏差e(k)的量化量E(k)的三角形隶属度函数所对应的三角形峰值点所对应的横坐标；

步骤B2、所述DSP数字信号处理器模块(1)对位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)进行模糊化处理，其具体过程如下：

步骤B201、定义位置偏差e(k)随时间t的速度变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的模糊状态集合为{负大、负中、负小、零、正小、正中、正大}；

步骤B202、所述DSP数字信号处理器模块(1)根据位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的三角形隶属函数

计算位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)所对应的模糊状态的隶属度值trimf(E_C(k),a₂,b₂,c₂)，并根据最大隶属度原则确定位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)对应的模糊状态，其中，a₂为位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的三角形隶属度函数所对应的三角形底边的左顶点的横坐标，b₂为位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的三角形隶属度函数所对应的三角形底边的右顶点的横坐标，c₂为位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的三角形隶属度函数所对应的三角形峰值点所对应的横坐标；

步骤B3、定义模糊控制的输出ΔK(k)的模糊状态集合为{正大、正中、正小、零、负小、负中、负大}，根据位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)对应的模糊状态得到模糊控制部分的输出ΔK(k)的模糊状态的模糊控制规则，并根据所述模糊控制规则确定模糊控制部分的输出ΔK(k)的模糊状态；

其中，所述模糊控制规则为：

当位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)对应的模糊状态分别为负大和负大、或负中和负大、或负小和负大、或零和负大、或负大和负中、或负中和负中、或负小和负中时，所述模糊控制的输出ΔK(k)为正大；

当位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)对应的模糊状态分别为负大和负小、或负中和负小、或负小和负小、或零和负小、或负大和零时，所述模糊控制的输出ΔK(k)为正中；

当位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)对应的模糊状态分别为负中和零、或负小和零、或负大和正小、或负中和正小时，所述模糊控制的输出ΔK(k)为正小；

当位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)对应的模糊状态分别为正中和负大、或正大和负大、或正中和负中、或正小和负小、或零和零、或负大和正中、或负中和正中、或负大和正大、或负中和正大时，所述模糊控制的输出ΔK(k)为零；

当位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)对应的模糊状态分别为正大和负中、或正中和负小、或正大和负小、或正小和零时，所述模糊控制的输出ΔK(k)为负小；

当位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)对应的模糊状态分别为正中和零、或正大和零、或零和正小、或正小和正小、或正中和正小、或正大和正小、或负小和正中、或正小和正中，或负小和正大时，所述模糊控制的输出ΔK(k)为负中；

当位置偏差e(k)的量化量E(k)对应的模糊状态和位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)对应的模糊状态分别为零和正中、或正中和正中、或正大和正中、或零和正大、或正小和正大、或正中和正大、或正大和正大时，所述模糊控制的输出ΔK(k)为负大；

步骤B4、对所述模糊控制的输出ΔK(k)的模糊状态进行反模糊化处理，其具体过程如下：

步骤B401、定义所述模糊控制的输出ΔK(k)的论域为[-3，3]；

步骤B402、所述DSP数字信号处理器模块(1)根据神经元输出增益的动态调整量ΔK(k)的三角形隶属函数

计算得到神经元输出增益的动态调整量ΔK(k)在模糊状态下论域中每个整数所对应的隶属度值trimf(ΔK(k),a₃,b₃,c₃)，并将论域中各个整数对应的隶属度值中的最大值所对应的神经元输出增益的动态调整量ΔK(k)的值确定为所述神经元输出增益的动态调整量ΔK(k)反模糊化的结果；其中a₃为神经元输出增益的动态调整量ΔK(k)的三角形隶属度函数所对应的三角形底边的左顶点的横坐标、b₃为神经元输出增益的动态调整量ΔK(k)的三角形隶属度函数所对应的三角形底边的右顶点的横坐标、c₃为神经元输出增益的动态调整量ΔK(k)的三角形隶属度函数所对应的三角形峰值点所对应的横坐标；

步骤B5、重复步骤B1到步骤B4，直到得到位置偏差e(k)的量化量E(k)的论域[-3,3]内的7个整数与位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的论域[-3,3]内的7个整数的49种组合与所述模糊控制的输出ΔK(k)反模糊化的结果的一一对应关系；

步骤B6、将位置偏差e(k)的量化量E(k)的论域[-3,3]内的7个整数与位置偏差e(k)随时间t的位置偏差变化率e_c(k)的量化量E_C(k)的论域[-3,3]内的7个整数的49种组合与所述模糊控制的输出ΔK(k)反模糊化的结果的一一对应关系制定成模糊控制查询表。

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