高速度、高精度运动控制技术是数控系统一项关键技术。前瞻控制是数控系统高速加工的保证,没有前瞻控制的高速数控加工不是真正的高速加工。因此,深入分析数控系统前瞻控制理论,实现前瞻控制具有非常重要的意义。通过对数控系统前瞻控制理论作深入分析,在自主开发的运动控制器上研究如何实现前瞻控制技术,主要包括以下内容:(1)针对实际中绝大部分加工轨迹由直线轨迹和圆弧轨迹构成这一现象,提出一种基于非对称S曲线加减速控制的前瞻控制算法,应用于直线轨迹和直线轨迹,圆弧轨迹和直线轨迹,直线轨迹和圆弧轨迹,圆弧轨迹和圆弧轨迹这4种模型衔接段间速度平滑过渡。(2)在传统约束条件基础上,提出基于非对称S曲线加减速控制的路径长度约束条件,应用于相邻两段轨迹衔接模型,使得在处理连续轨迹段间衔接速度时,不用事先设定前瞻轨迹段数目,只需要考虑衔接点前后两段轨迹即可,从而使得在同样硬件条件下,前瞻轨迹段数目明显增加。(3)研究插补精度控制策略。在加减速控制阶段,提出适用于非对称S曲线加减速控制方法的圆整策略,在插补点参数计算阶段提出内部整数计算策略。(4)搭建实验平台,通过3个实验分别验证非对称S曲线加减速控制算法可行性和插补精度控制效果,连续轨迹段间衔接速度处理方法应用于相邻两段轨迹段间衔接速度平滑过渡效果和在加减速频繁或者有大量微小线段情况下基于非对称S曲线加减速控制的前瞻控制算法加工效率和轨迹精度。结果证明基于非对称S曲线加减速控制的前瞻控制算法能够有效地规划实际应用中的各种曲线类型;连续轨迹段间衔接速度处理方法能够有效地平滑过渡相邻两段轨迹段间衔接速度,提高位置计算精度和加工效率。