数控系统最终的可靠性从根本上来说是由设计决定的,数控系统的可靠性设计是数控技术可靠性研究的一个主要方面,本文针对数控系统的可靠性设计进行深入的理论和方法研究,论文主要研究内容包括:设计了基于生存期的嵌入式数控软件系统可靠性工程过程,将整个数控系统可靠性设计工程分为3个阶段:早期阶段、中期阶段和后期阶段的可靠性工程,并对各个阶段可靠性工程的实施内容进行了详细分析和论述。对处于可靠性工程早期阶段数控系统的结构可靠性进行了分析和建模,给出了基于RTOS平台的数控系统层次化模块结构图,在对数控系统功能分析的基础上,对传统的Littlewood模型进行了改进,得到改进的Littlewood模型,即Improve-Littlewood模型,并将此模型应用到实际数控系统结构可靠性设计中。提出数控系统各个功能模块可靠性设计的重要度不同的观点,分析了影响模块重要度的因素:模块规模、模块复杂性、硬件对模块设计的影响和模块结构可靠性的失效因子,并且对这些影响因素的度量方法进行了分析研究。在模块可靠性重要度评判中引入模糊数学的方法,综合考虑各种影响因素,对各个模块的重要度进行模糊综合评判,并对得到的评判结果进行排序。在分析现有最小偏差插补算法的基础上,对其进行了有效的改进,将不同卦限众多的算法公式精简为少数几个统一的公式,有利于简化插补程序的结构,减少插补程序的代码量,从而提高插补模块设计的可靠性。同时,论文也对插补运行时间特性进行了分析,指出当插补周期接近插补程序的运行时间时,系统可能出现实时性上的不可靠。分析了在数控系统详细设计和编码阶段可以使用的一些可靠性设计方法,并以实例的方式说明了如何在系统的设计中应用这些方法。论述了如何在测试阶段提高数控系统的可靠性,从功能可靠性和实时可靠性两个方面来对数控系统进行测试。功能可靠性测试主要是设计适当数量的测试用例,尽可能覆盖整个数控系统的功能,而实时可靠性测试提出插补模块和位置控制模块是系统实时可靠性测试的重点,并研究了对这两个模块进行实时可靠性测试的方法。