是为了避免由于伺服误差造成的公差失效。虚拟计算机数控的仿真精度依赖于真

实数学模型（其用于描述每个组件的动态行为）的利用率。这是通过进给驱动动

力

[2]

,轨迹生成算法，控制规律

[3]

, 

[4]

, 

[5]

，

[6]

，和进给驱动（例如摩擦

[7]

以及齿侧间

隙

[8]

）的精心设计的模型实现的。所有这些将影响到刀具的整体定位精度。虚拟

计算机数控建立

MATLAB® / SIMULINK® 平台上，并且拥有一个开放式结构

所以能让用户根据需要添加新的模块或改变现有的算法。各种各样的应用已经得

到发展，其充分利用虚拟计算机数控在预测和改善真实的计算机数控机床的动

态性能方面的精确仿真能力。它们是：

·部分程序轮廓编程误差的预测;

    ·进给驱动的自动调谐伺服控制器；

    ·使用样条插值的尖角跟踪;

·虚拟模型的快速识别；

自此以后，虚拟计算机数控结构将通过对先进的虚拟计算机数控应用的解

释和实验性验证来进行简要地介绍和研究。

2 虚拟计算机数控结构

虚拟计算机数控的结构如图

1 所示，它类似于加拿大不列颠哥伦比亚大学

制造自动化实验室开发的真正的、可重构的和开放式计算机数控

[9]

。虚拟计算机

数控接受计算机辅助设计

/计算机辅助制造系统以工业标准的刀位（CL）文件格

式生成的参考刀具路径指令。刀位文件解释为实现所需刀具运动（其中包括线性

的、圆形的和样条段）。坐标轴轨迹指令是利用在刀具路径指令之上所需的进给

剖面生成的。进给剖面是使用分段常数的、不规则四边形的或立方体的加速度瞬

变进行配置的。通过设定运动控制、进给驱动和反馈模块

组成

的坐标轴伺服环是

封闭的。运动控制器可在常用的控制规则（例如

P、PI、PID、P-PI 级联和提前量控

制，如同在极点配置

[3]

、广义预测

[4]

、自适应滑模

[5]

、正反馈控制

[6]

和摩擦补偿

[7]

的

方法论中提出的先进的技术）库中选择。进给驱动模块可以被设定用来仿真直接

动力或齿轮传动的动力。放大器、电机、轴转动惯量、摩擦和激励机制的特点可以

由非线性响应（例如量化、电流及电压饱和度、爬行摩擦和轴向间隙）来完全定

义。实验性识别的或分析性预测的高阶驱动模型可以与结构谐振合并一起。反馈

模块可以由线或角位置、速度和加速度传感器的组合与每个用户定义的精度及噪

2