轨迹插补和速度控制算法是数控软件的核心,其优劣直接决定了数控机床的加工精度以及效率。通常,数控美工切雕加工的加工型面大多是由大量微小线段组成的复杂型面。传统数控美工切雕机床的控制算法在复杂型面加工中存在伺服电机启停频繁、光洁度低等不足。本文基于数字积分法和时间分割法两种插补算法以及前瞻预读速度控制方式,针对目前复杂型面加工中所存在的不足,以嵌入式系统为基础,设计了一种高速平稳连续轨迹控制算法。算法的核心思想是:将时间分割法的原理融入到数字积分法中,将原来由硬件寄存器累加溢出发送脉冲方式改变为比例脉冲发送方式,对传统数字积分法中存在的脉冲发送慢以及发送不均匀等问题有较大的改善;在圆弧插补中引入时间分割圆弧插补法,即以弦长逼近待加工曲线,将原圆弧积分插补方式转化为直线插补方式,显著提高了插补效率。通过分析原速度控制算法引起电机振荡的原因并结合步进电机机械特性对原速度控制算法进行了改进:依据步进电机在加工线段转接处允许最大加速度及频率变化限制约束,计算出最大允许转接角度,并以此为依据将加工数据划分为不同加工段,在同一加工段内采用指数加减速控制方式对步进电机进行速度控制;不同加工段间,引入圆弧转接法,即以圆弧过渡方法连接不同加工段间的转接线段,实现了不同线段间的不停机连续加工,提高了加工效率和型面光洁度。最后,以ARM为主处理器,完成对插补算法以及速度控制算法的运算,以FPGA为辅处理器,完成对控制脉冲的发送运算。通过对轨迹插补算法及速度控制算法的优化设计,实现了一套适用于嵌入式数控雕刻系统的连续轨迹控制算法,相比原控制算法在加工效率、加工质量等方面有较明显的提高。