超聲在機(jī)測厚是航空航天領(lǐng)域大型薄壁件厚度測量的可行方案。將超聲傳感器集成至數(shù)控加工裝備,通過控制超聲傳感器測量運(yùn)動(dòng),完成零件厚度在機(jī)測量,并將厚度數(shù)據(jù)在機(jī)反饋至加工過程,以滿足零件加工剩余壁厚的控制要求。接觸式超聲脈沖測厚主要采用脈沖反射原理,接觸狀態(tài)直接影響探頭-工件間的耦合狀態(tài),不可靠接觸會(huì)導(dǎo)致回波信號(hào)多分量耦合,致使測量結(jié)果不可信。因此,要求傳感器與被測面間保持可靠接觸。在實(shí)際測量中,被測面形復(fù)雜且未知,導(dǎo)致超聲在機(jī)掃描測厚過程中傳感器與工件之間的接觸力難以保持穩(wěn)定。接觸力過大,勢必劃傷工件甚至引起薄壁件變形;反之,耦合效果不佳,影響超聲回波信號(hào)質(zhì)量。因此,實(shí)施接觸力有效控制,是保證超聲在機(jī)測厚精度與穩(wěn)定性的核心難題。針對(duì)在機(jī)超聲厚度測量接觸狀態(tài)穩(wěn)定性問題,研究摩擦力對(duì)裝置受力的影響,建立在機(jī)掃描過程中法向接觸力計(jì)算模型,對(duì)自由掃描狀態(tài)下的接觸力進(jìn)行仿真,提出在超聲在機(jī)掃描下的恒力控制策略。建立基于阻抗控制的力-位轉(zhuǎn)換模型,將力反饋偏差轉(zhuǎn)換為對(duì)位置的控制量,構(gòu)建滑模變結(jié)構(gòu)位置控制器,對(duì)位置進(jìn)行精確控制。采用最小二乘法對(duì)阻抗控制參數(shù)進(jìn)辨識(shí),并利用Matlab中的Simulink模塊... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 接觸力控制策略概述
        1.2.1 力/位混合控制策略
        1.2.2 阻抗控制策略
        1.2.3 自適應(yīng)控制策略
    1.3 滑模變結(jié)構(gòu)控制
        1.3.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制的提出
        1.3.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制的發(fā)展
    1.4 課題來源及主要研究內(nèi)容
        1.4.1 課題來源
        1.4.2 主要研究內(nèi)容
        1.4.3 研究任務(wù)
2 接觸式超聲掃描測厚原理
    2.1 超聲測厚理論基礎(chǔ)
        2.1.1 超聲波的種類
        2.1.2 接觸式在機(jī)測厚原理
        2.1.3 超聲聲場特性
    2.2 接觸式在機(jī)超聲測厚裝置的工作原理與法向接觸力計(jì)算
        2.2.1 接觸式測厚裝置自適應(yīng)調(diào)整原理
        2.2.2 測厚裝置法向接觸力計(jì)算模型
    2.3 超聲在機(jī)接觸過程仿真
    2.4 本章小結(jié)
3 基于力反饋的接觸狀態(tài)控制器設(shè)計(jì)
    3.1 超聲在機(jī)測厚接觸控制策略
    3.2 基礎(chǔ)阻抗控制的接觸力位轉(zhuǎn)換
        3.2.1 阻抗控制原理
        3.2.2 超聲測厚裝置阻抗控制模型
        3.2.3 基于最小二乘法的阻抗系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)原理
        3.2.4 阻抗模型的最小二乘參數(shù)辨識(shí)
    3.3 基于滑模變結(jié)構(gòu)的超聲接觸測量位置控制
        3.3.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制原理
        3.3.2 滑動(dòng)模態(tài)的到達(dá)條件
        3.3.3 滑動(dòng)模態(tài)的穩(wěn)定性分析
        3.3.4 滑模變結(jié)構(gòu)位置控制
    3.4 本章小結(jié)
4 超聲在機(jī)測厚實(shí)驗(yàn)研究
    4.1 在機(jī)測厚期望法向接觸力的確定
        4.1.1 接觸摩擦系數(shù)的確定
        4.1.2 期望法向接觸力的確定
    4.2 阻抗系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)實(shí)驗(yàn)
    4.3 超聲在機(jī)掃描測量接觸仿真
    4.4 超聲在機(jī)接觸力控制實(shí)驗(yàn)
        4.4.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
        4.4.2 超聲在機(jī)掃描接觸力控制實(shí)驗(yàn)
        4.4.3 超聲在機(jī)接觸力控制對(duì)厚度測量結(jié)果的影響
    4.5 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[3]變結(jié)構(gòu)控制理論若干問題研究及其應(yīng)用[D]. 莊開宇.浙江大學(xué) 2002

碩士論文
[1]接觸式超聲在機(jī)自動(dòng)測厚系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 李如陽.大連理工大學(xué) 2015
[2]薄壁件裝夾貼合狀態(tài)在機(jī)超聲檢測技術(shù)[D]. 王振華.大連理工大學(xué) 2014
[3]空間機(jī)械臂力柔順控制方法研究[D]. 董曉星.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[4]在機(jī)檢測系統(tǒng)中若干關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]. 劉健.天津大學(xué) 2009
[5]基于阻抗控制的機(jī)器人柔順性控制方法研究[D]. 楊振.東南大學(xué) 2005
[6]變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)抖振問題的研究[D]. 張曉宇.浙江大學(xué) 2003



本文編號(hào)：2908598