發(fā)布時(shí)間：2020-08-27 18:02

【摘要】：橢圓振動(dòng)輔助精密切削加工中,為了降低壓電遲滯效應(yīng)對(duì)橢圓振動(dòng)運(yùn)動(dòng)精度的影響,實(shí)現(xiàn)橢圓振動(dòng)軌跡的高精度控制,本文針對(duì)非共振橢圓振動(dòng)切削裝置直接通過(guò)壓電驅(qū)動(dòng)器輸出位移經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)的傳遞與合成來(lái)實(shí)現(xiàn)橢圓振動(dòng)軌跡輸出的工作特點(diǎn),對(duì)基于壓電遲滯模型的非共振橢圓振動(dòng)切削裝置控制方法進(jìn)行了研究,建立壓電驅(qū)動(dòng)器輸入輸出遲滯模型,并用所得模型設(shè)計(jì)控制器,實(shí)現(xiàn)非共振橢圓振動(dòng)切削裝置輸出橢圓振動(dòng)軌跡的精密控制與參數(shù)靈活調(diào)控。論文主要研究?jī)?nèi)容與成果如下:1.建立了非共振橢圓振動(dòng)切削裝置壓電遲滯模型。根據(jù)一種常見(jiàn)結(jié)構(gòu)形式的非共振橢圓振動(dòng)切削裝置,分析其軸向壓電疊堆執(zhí)行器表現(xiàn)出來(lái)的遲滯率相關(guān)特點(diǎn),對(duì)傳統(tǒng)PI模型進(jìn)行了改進(jìn),采用二次規(guī)劃算法辨識(shí)傳統(tǒng)PI模型未知參數(shù),然后采用粒子群算法對(duì)動(dòng)態(tài)改進(jìn)引入的參數(shù)進(jìn)行辨識(shí),求解得到了模型結(jié)果。2.設(shè)計(jì)了非共振橢圓振動(dòng)切削裝置的前饋控制方法和復(fù)合控制方法。根據(jù)對(duì)非共振橢圓振動(dòng)切削裝置軸向運(yùn)動(dòng)建立的壓電遲滯模型設(shè)計(jì)了前饋控制器,并對(duì)裝置進(jìn)行了開(kāi)環(huán)控制實(shí)驗(yàn),為了進(jìn)一步提高非共振橢圓振動(dòng)切削裝置的運(yùn)動(dòng)控制精度,在前饋控制器的基礎(chǔ)上添加PID反饋環(huán)節(jié)構(gòu)建復(fù)合控制方案。3.進(jìn)行了非共振橢圓振動(dòng)切削裝置切削凹坑型織構(gòu)形貌仿真建模研究。根據(jù)橢圓振動(dòng)切削技術(shù)在微織構(gòu)切削加工中的應(yīng)用,對(duì)非共振橢圓振動(dòng)切削裝置切削凹坑型織構(gòu)進(jìn)行了形貌仿真建模,提取凹坑型織構(gòu)的典型參數(shù),分析非共振橢圓振動(dòng)切削裝置的振動(dòng)參數(shù)對(duì)織構(gòu)形貌的影響,為控制方法在非共振橢圓振動(dòng)切削裝置實(shí)際加工微織構(gòu)應(yīng)用中提供理論模型參照。4.開(kāi)展了非共振橢圓振動(dòng)切削裝置復(fù)合控制下的凹坑型織構(gòu)加工實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中裝置以復(fù)合控制方式工作于不同振動(dòng)參數(shù)下,分別加工出不同形貌參數(shù)的織構(gòu)表面,通過(guò)與相應(yīng)的仿真形貌參數(shù)對(duì)比表明,非共振橢圓振動(dòng)切削裝置在復(fù)合控制下具有較高的微織構(gòu)加工精度。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TH161
【圖文】：

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文際上由于大位移輸出壓電驅(qū)動(dòng)器的限制，裝下。由于非共振 EVC 裝置直接通過(guò)壓電驅(qū)動(dòng)形成橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡，不需激發(fā)裝置復(fù)雜的共振裝置在壓電疊堆執(zhí)行器允許的工作頻率范圍電疊堆執(zhí)行器輸出位移的幅值與相位差可以學(xué)的社本英二（Shamoto）教授在提出橢圓[16]，如圖 1.1 所示。

（a） 圖 1.2 Suzuki.N 等人研制的共總的來(lái)說(shuō)，目前共振型的 EVC 裝置輸出的下的橢圓形刀軌，運(yùn)動(dòng)精度低，缺乏柔性，很難置及控制方法逐漸引起學(xué)者們的注意。美國(guó)北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的 T.A.Dow 教授并于 1999 年設(shè)計(jì)出非共振型的裝置[21]，如圖 驅(qū)動(dòng)“T”形刀座實(shí)現(xiàn)橢圓振動(dòng)運(yùn)動(dòng)。隨后，實(shí)驗(yàn)，以及電鍍銅表面的微織構(gòu)加工實(shí)驗(yàn)，如構(gòu)的適應(yīng)性問(wèn)題[22][23]。1 23 41壓電驅(qū)動(dòng)器1壓電驅(qū)動(dòng)器2刀柄壓電驅(qū)動(dòng)器1壓電驅(qū)動(dòng)器2運(yùn)動(dòng)原理圖刀柄冷卻室

驅(qū)動(dòng)器2壓電驅(qū)動(dòng)器2壓電驅(qū)動(dòng)器1預(yù)緊螺栓人設(shè)計(jì)的兩種非共振 EVC 裝置壓電疊堆執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)柔性鉸鏈放大結(jié)構(gòu)來(lái)獲得橢圓在對(duì)裝置的輸出遲滯與耦合測(cè)試顯示，裝置的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，相互耦合量小于 2.9%。隨后 Wu-Le Zhu 等行了頻率 40Hz 的楔形微凹坑切削實(shí)驗(yàn)，如圖 1.5（理論值的對(duì)比表明，非共振 EVC 裝置在該控制器高。

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