本文主要研究了高性能数控系统中的三项关键技术：数控系统中的数据压缩，针对样条曲线的速度规划与插补以及自由参数曲线路径轮廓误差的实时计算。　　 数据压缩算法的输入代码是用于描述待加工路径的G01代码。G01代码表示空间中一组离散、稠密、有序的点集，数据量庞大且方向变化频繁。数据压缩就是要用低次的多项式曲线来逼近G01代码序列，在减小数据量的同时，平滑待加工路径。根据G01代码的特点，本文首先采用最佳平方逼近的方法构造三次多项式拟合曲线，由该方法得到的曲线段在连接点处具有C0的连续度。为提高压缩比，方便速度规划的计算，本文给出了两相邻曲线段间等曲率过渡曲线的构造算法。为避免计算过渡曲线所引入的额外计算量，本文给出了A样条拟合方法在数据压缩中的应用，在保证拟合曲线段C1连续的同时极大的提高了计算效率。由于曲线表达形式的限制，上述两种方法只适用于由截平面法给出的G01代码。为此，本文提出了适用于一般G01代码的白适应二次B样条拟合方法。该方法通过二次Bézier曲线自适应选取数据模型的形状特征点，并利用二次B样条曲线插值所选取的特征点序列来构造待加工路径。二次曲线的引入，不仅提高了曲线构造算法的计算效率，并且使速度规划的实时计算得以实现。　　 在速度规划与插补方面，本文给出了针对二次B样条曲线的时间最优的速度规划与插补算法。该算法采用了最优控制意义下的Bang-bang控制方式求取实际加工速度曲线，在求解过程中充分利用二次曲线的性质，避免了求解加工速度曲线同VLC曲线的交点，这样就避免了高次方程的求解问题，减少了大量的计算。在求取VLC曲线的三类切换点时，针对二次样条曲线描述的待加工路径，可以避免第一类切换点即切点的计算，并可以直接给出另外两类切换点，即临界点和不连续点的显式解。并且，在求解速度规划曲线加工控制轴的转换点时，利用二次样条曲线的性质，可以将转换点处的参数写成显式的表达式。上述过程不仅减少了计算步骤，而且避免了高次方程求解过程中可能出现的数值稳定性差和计算复杂性高的问题，可以满足数控系统实时计算的需要。将该方法用于数控机床的加工实验，加工效率较传统加工方式有很大的提高。　　 最后，本文讨论了数控系统中自由参数曲线路径轮廓误差的高效、准确计算方法。轮廓误差指的就是刀具的实际加工位置到指令加工路径的距离，计算轮廓误差也就是要计算一个动点到一条曲线的最短距离，即需要计算该动点在曲线上的脚点参数。本文给出了用预测-修正方法追踪动点在曲线上脚点参数的计算方法，并分析了曲线三类“关键”位置，即曲线两端点处的法线，曲线上所有点曲率中心构成的轨迹--渐屈线，以及在曲线上存在至少两个不同脚点位置的点构成的轨迹--自平分线，对该计算方法的影响。同时给出了上述“关键”位置的计算及动点通过“关键”位置的判定方法。为进一步提高轮廓误差计算方法的鲁棒性，使之更便于在机床上实现，本文给出了一种基于Laguerre迭代算法的、同时追踪方程全部报的脚点参数计算方法。经过加工实验，该方法可以用于数控机床的实时加工控制。