数控技术是数控加工的关键,是实现制造业自动化的基础,也是我国制造强国战略的核心技术。数控系统是数控技术的重要组成部分,而路径与速度规划算法是数控系统实现运动控制功能的关键。本文结合实际科研项目,在现有技术的基础上,对数控系统的路径与速度规划算法中的转折点过渡、加减速控制以及速度前瞻规划进行了理论与实验研究。论文首先简要介绍数控系统的发展现状和组成以及数控系统在路径与速度规划过程中的研究现状,并针对路径与速度规划过程中的转折点过渡、加减速控制以及速度前瞻规划存在的问题进行分析,明确了本文的研究内容。然后介绍了转折点过渡常用的几种方式(直接过渡、一段线段过渡、圆弧过渡以及样条曲线过渡),在此基础上提出了基于线段与圆弧的混合过渡并给出了包括轨迹误差约束、速度约束、加速度约束、加加速度约束在内的转折点过渡约束模型。接着对数控加工过程中的插补方案和加减速算法进行了介绍和优缺点对比,并对S形加减速算法进行详细的介绍,针对在进行S形加减速控制时存在的计算量过大的问题,给出了牛顿迭代的解决方案并证明了牛顿迭代的收敛性。再次,对数控系统的速度前瞻规划技术进行了研究。速度前瞻规划采取回溯法并预设前瞻段数以保证实时性。在进行S形加减速速度前瞻规划时,采用先向前回溯后向后调整的速度前瞻规划结构,实现转折点的速度平滑过渡。通过预设最大前瞻段数的方式,在保证实时性的同时,尽量提高整体的加工效率。最后对运行路径与速度规划算法的CNC数控装置作了介绍并进行本文路径与速度规划算法(加减速控制算法、速度前瞻规划算法以及转折点过渡)的实验验证,实验表明本文的算法可以在保证平稳性的前提下有效提高加工的效率。