第390章 工业母机的心脏（2/2）

“要搞自主可控的数控系统，首先要明白我们和国外的差距到底在哪里，难点在哪里。”姜晨并没有立刻给出方案，而是引导性地提问。

负责数控技术研究的资深教授周启明周教授站起身，走到旁边的白板前，拿起笔开始讲解，脸上的表情凝重。

“目前国际主流的高性能数控系统，比如日本的发那科和德国的西门子，其核心优势主要体现在几个方面，也是我们目前难以逾越的壁垒。”

“首先便是是核心算法的精妙与积累。”周教授在白板上画出复杂的加工轨迹，“特别是高精度插补算法。简单的直线、圆弧插补我们也能做，但要实现五轴联动，加工複杂的自由曲面，比如航空发动机的整体叶盘、潜艇的螺旋桨、大型模具型面，就需要极其複杂的NURBS（非均匀有理B样条）插补、高阶多项式插补，还要结合前瞻控制（Look-ahead）算法来保证高速加工时的平滑性和精度。这些算法不仅数学模型複杂，更需要大量的工程经验积累和实验数据来优化参数。”

“而在这方面，我们的理论研究落后很多，现有系统跑起来，要么精度不够，‘画虎不成反类犬’，要麽速度提不上去，加工一个零件的时间是人家的几倍甚至几十倍，表面质量还差得远。”

“其次是伺服驱动控制的精准与响应。”

他接着画出电机和闭环控制迴路的示意图。

“高性能数控机床要求伺服电机的响应速度极快，加减速迅猛，定位精度达到微米甚至亚微米级，并且能在高速切削的巨大扰动下保持稳定。这需要非常先进的伺服驱动器硬件（大功率IGBT、高速DSP芯片等我们都造不了）和精密的控制算法，比如高带宽的电流环、速度环、位置环控制，以及各种非线性摩擦补偿、齿隙补偿、振动抑制技术。”

“我们国产的伺服电机和驱动器，在功率密度、响应带宽、可靠性上都有明显差距，控制算法也相对简单，导致机床运行起来震动大、噪音高、精度保持性差，高速高精根本无从谈起。”

“最后，是体系架构的先进性与封锁壁垒。”

周教授叹了口气，显得尤为无奈。

“国外主流系统，特别是西门子，已经开始採用基于PC或工控机的开放式体系架构，软件化程度高，功能扩展性好，便于用户进行二次开发和集成。”

“但他们的系统核心（NC内核、PLC内核）是封闭的，就像一个‘黑盒子’，我们只能使用他们提供的接口，无法进行底层的修改和优化，更无法集成我们自己的核心技术。而发那科则更为极端，採用高度集成、软硬一体的专用硬件和封闭的操作系统，可靠性高但完全封闭，我们连仿製都无从下手，只能望洋兴叹。”

周教授的讲解，如同三座大山，压在了在场所有人的心头。

算法、伺服、架构，每一个环节都存在着巨大的、似乎难以逾越的技术鸿沟。

姜晨点点头，示意自己完全理解。

他知道周教授所言非虚。

如果按照西方巨头设定的技术路线，亦步亦趋地去追赶，不仅耗时漫长，而且很可能永远都处于“跟跑”状态，核心技术始终受制于人。必须另辟捷径，找到一条既能绕开壁垒、又能实现跨越的道路。

会议结束后，姜晨将自己关在了凤凰厂的办公室。

夜深人静，他沉入意识，打开了那熟悉的、散发着淡蓝色光芒的系统日志界面。

他直接进入【基础工业与制造】大类，然后点开【数控技术】子分类。

琳琅满目的技术选项再次展现在眼前，从古老的继电器逻辑控制，到几十年后基于数字孪生和人工智能的自适应智能数控概念，几乎涵盖了数控技术发展的全部历程。

他没有去查找发那科或西门子的具体技术细节——那样容易陷入模仿的陷阱，而且对于资源消耗巨大。他要找的，是更底层的、具有普遍适用性的核心原理，以及在1988年这个时间点，国际上已有萌芽、但尚未形成绝对垄断的、具有“弯道超车”潜力的技术路线。

经过数小时的仔细研究、对比不同技术路线的优劣势以及与国内现有基础的契合度，他的目光最终锁定在了一条全新的技术路径上。

“处理器架构……没必要死磕他们複杂的专用ASIC芯片或主流但实时性一般的x86架构……RISC（精简指令集计算）！对！八十年代末，RISC架构正在学术界和部分高端工作站领域兴起，其指令集简单、流水线效率高、功耗相对较低，非常适合做嵌入式实时控制！国内在‘磐石’计划后，对处理器设计有了一定的基础，走RISC路线更容易实现自主可控！”

“运动控制算法……PID是基础，但必须超越！不能只停留在简单的轨迹跟随……模型预测控制（MPC）、自适应控制、模糊控制……这些先进控制理论虽然复杂，但能更好地应对非线性和扰动，提升系统的动态性能和鲁棒性！”

“还有，前瞻控制（Look-ahead）算法是提升高速加工平顺性的关键，样条插补（Splie/NURBSIterpotio）是加工複杂曲面的基础……这些算法的数学原理并不神秘，系统可以提供优化的模型和实现方法，关键在于我们自己的消化吸收和与伺服系统的精确配合！”

“体系架构……必须是开放的！模块化的！软件化的！要基于标准化的硬件接口（比如当时开始出现的VME总线或PC总线）和实时操作系统内核（可以基于开源内核或自主研发）……这样才能方便后续的功能升级、性能扩展和针对不同应用的二次开发，才能真正摆脱‘黑盒子’的束缚，形成我们自己的、有活力的数控技术生态！”

一个全新的、基于RISC处理器（国产“磐石”处理器的一个衍生型号）、采用先进运动控制算法、构建在开放式体系架构上的高性能数控系统蓝图，在姜晨的脑海中逐渐清晰。

这条路线，既避开了西方巨头在传统架构和专用硬件上的专利壁垒，又在技术理念上，特别是开放性和软件化方面具备了后发优势，更契合龙国当时“集中力量办大事”的体制。

他选择性地兑换了几个关键算法的核心数学模型与伪代码实现、RISC处理器用于实时控制的关键设计要点，如中断响应、时钟管理、开放式体系架构的接口规范、总线协议以及实时操作系统内核的设计哲学等“原理级”和“方法级”的知识包。

这些知识，将会像火种一样，点燃国内科研人员的智慧火焰。