1.一种数控综合实训系统，其特征在于，包括物理建模轨迹计算单元（1）、环境构建轨迹渲染单元（2）、程序轨迹关联交互单元（3）；

所述物理建模轨迹计算单元（1）运用有限元分析和多体动力学对包含刀具、工件和机床的系统进行建模，所述物理建模轨迹计算单元（1）包括物理建模模块（11），物理建模模块（11）根据数控程序将指令转为刀具与工件接触区域的边界和加载条件，采用隐式时间积分算法求解系统运动方程计算刀具的运动参数，所述物理建模模块（11）中运用多体动力学对包含刀具、工件和机床的系统进行建模的方法为：将刀具、工件和机床的各运动部件视为刚体，依据其几何形状与质量分布确定惯性张量，对于主轴，通过测量其直径、长度及质量，结合回转体惯性张量计算公式计算惯性张量，对于工作台，利用平行轴定理计算相对于质心的惯性张量；

通过分析机床实际运动链，确定各刚体间的运动副类型及约束条件，根据数控程序给定的进给速度、主轴转速指令，将其转化为相应刚体上的力和力矩；

对于主轴驱动，依据转速和转动惯量计算所需施加的转矩，对于工作台进给驱动，按照进给速度和工作台质量，利用牛顿第二定律确定驱动力，使模型运动与数控程序指令匹配，当多轴联动时利用齐次坐标变换和旋转矩阵确定刀具在工件系的位置，得到刀具在三维空间中的连续轨迹；

所述环境构建轨迹渲染单元（2）基于现代图形API开发渲染引擎，使用Phong光照和三次样条曲线算法，通过着色器程序对经平滑处理的刀具轨迹进行渲染，用户可通过输入设备操控视角，运用深度缓冲和光线投射算法显示轨迹点信息，所述环境构建轨迹渲染单元（2）中基于已开发的渲染引擎，进一步使用Phong光照和三次样条曲线算法，通过着色器程序对经平滑处理的刀具轨迹进行渲染的具体方法如下：对原始刀具轨迹进行平滑处理，将原始离散的刀具轨迹点集作为输入，采用三次样条曲线算法进行平滑操作，获取三次样条函数，并对三次样条函数进行离散化，将其转换为一组新的顶点坐标，再根据新的顶点坐标计算法向量；

在着色器程序中，为渲染的刀具轨迹添加光照，所述添加光照包括计算环境光、计算漫反射光以及计算镜面反射光，所述计算环境光用于模拟场景中来自周围环境的均匀光照，给刀具轨迹一个基础的亮度，所述计算漫反射光用于模拟光线在刀具轨迹表面的漫反射，根据表面朝向不同产生不同强度的光照，所述计算镜面反射光用于模拟光线在刀具轨迹表面的镜面反射效果，产生高光亮点；

环境光、漫反射光和镜面反射光的强度相加，得到最终的光照强度，应用到着色器程序的输出颜色中，将经过转换和平滑处理并结合了光照信息的轨迹数据传递给着色器程序，着色器程序在接收到这些信息后，根据光照强度计算最终颜色，并将其应用于平滑后的轨迹上，通过图形API的渲染管线将带有光照效果的平滑刀具轨迹渲染到屏幕上；

所述程序轨迹关联交互单元（3）使用有限自动机理论开发数控程序解析器，构建程序结构树并关联程序段和轨迹段，实现代码与轨迹的双向高亮显示及基于用户操作的轨迹修改和程序更新。

2.根据权利要求1所述的一种数控综合实训系统，其特征在于：所述物理建模轨迹计算单元（1）包括物理建模模块（11），所述物理建模模块（11）中运用有限元分析对包含刀具、工件和机床的系统进行建模的具体步骤如下：采用自适应网格划分技术，依据刀具、工件和机床结构的复杂程度及材料特性，对模型进行初始划分，并通过材料数据库查询为不同部件赋予材料参数；

基于虚功原理，将刀具切削力以及机床约束力等效为节点力，结合已确定的材料本构关系，构建整体刚度矩阵和载荷向量，形成线性方程组，并采用高斯消去法求解该方程组，获取各节点位移，作为后续动力学分析的初始条件。

3.根据权利要求1所述的一种数控综合实训系统，其特征在于：所述物理建模轨迹计算单元（1）包括轨迹计算模块（12），所述轨迹计算模块（12）中当多轴联动时利用齐次坐标变换和旋转矩阵确定刀具在工件系的位置，得到刀具在三维空间中的连续轨迹的具体操作流程如下：以机床床身固定点为原点，依据机床坐标轴方向定义规则，建立机床坐标系与工件坐标系，再根据工件在机床上的装夹位置确定工件坐标系，并记录两者间的初始平移向量和旋转角度；

对于多轴联动过程中的每一步运动指令，将刀具在机床坐标系下的坐标转换为工件坐标系下的坐标，在此次坐标变换的同时，根据机床各轴旋转角度，构建旋转矩阵，用于描述刀具在工件坐标系中的姿态，将刀具位置与姿态信息结合，得到刀具在三维空间中的连续轨迹。

4.根据权利要求1所述的一种数控综合实训系统，其特征在于：所述程序轨迹关联交互单元（3）包括程序解析模块（31），所述程序解析模块（31）中使用有限自动机理论开发数控程序解析器的具体步骤如下：根据数控程序语法规则，将程序解析过程划分为初始状态、指令读取状态、参数解析状态以及程序段结束状态，每个状态代表解析过程中的一个特定环节；

其中，数控程序由字母、数字以及符号组成，将这些字符作为输入字符集，并依据数控程序语法逻辑，确定各状态间的转移条件，并依此构建状态转移函数，通过状态转移函数对数控程序进行解析，识别程序结构。

5.根据权利要求4所述的一种数控综合实训系统，其特征在于：所述程序轨迹关联交互单元（3）包括关联交互模块（32），所述关联交互模块（32）中构建程序结构树并关联程序段和轨迹段，实现代码与轨迹的双向高亮显示及基于用户操作的轨迹修改和程序更新的方法为：以程序解析器识别出的程序段为节点，根据程序逻辑关系构建树形结构，通过记录程序段执行时对应的刀具轨迹段起始点和终点索引，建立两者间的映射关系；

当程序执行到某一程序段时，根据映射关系定位并高亮显示与之对应的刀具轨迹段，反之，当用户点击某一刀具轨迹段时，也能找到关联的程序段并高亮显示，实现代码与轨迹的双向关联；

当用户通过输入设备对刀具轨迹进行修改操作时，根据轨迹修改信息，利用程序解析器回溯关联程序段，自动更新相应的数控程序参数，同样，当用户在程序编辑界面修改数控程序后，重新解析程序，依据新的程序结构和指令，实时更新刀具轨迹。

6.根据权利要求5所述的一种数控综合实训系统，其特征在于：所述关联交互模块（32）中用户可通过输入设备操控视角，运用深度缓冲和光线投射算法显示轨迹点信息的具体操作如下：用户通过输入设备与渲染窗口交互，实现视角操控，当鼠标移动时，根据鼠标移动方向和距离，利用基于GLM数学库的函数对观察矩阵进行旋转和平移操作，改变用户观察刀具轨迹的视角方向和位置，其中键盘按键用于控制视角缩放；

在渲染过程中，启用深度缓冲机制，通过基于GLM数学库的函数开启深度测试，渲染管线在光栅化阶段会根据每个像素的深度值显示刀具轨迹与场景中其他物体的遮挡关系，呈现三维场景；

当用户鼠标悬停在刀具轨迹上时，启动光线投射算法，从视点位置出发，沿着鼠标指向方向发射一条光线，通过与渲染管线的几何处理阶段协作，判断光线与刀具轨迹的交点，若存在交点，则利用着色器程序在交点附近绘制轨迹点坐标值，并以文本形式呈现。