本文關(guān)鍵詞：凸輪磨床從動(dòng)軸跟隨主導(dǎo)軸的跟蹤算法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：凸輪作為實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜機(jī)械運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵零部件,人們對其加工精度提出更加嚴(yán)格的要求。傳統(tǒng)靠模仿形的加工方法已無法滿足產(chǎn)品的發(fā)展需要,現(xiàn)在多采用數(shù)控磨床來實(shí)現(xiàn)精密加工。為了提高凸輪數(shù)控磨削的理論研究和技術(shù)發(fā)展水平,本課題通過對磨削過程中兩軸運(yùn)動(dòng)的研究發(fā)現(xiàn),影響磨削精度的關(guān)鍵因素是工件旋轉(zhuǎn)軸C軸與砂輪進(jìn)退軸X軸之間的配合精度。在各單軸跟蹤精度滿足一定要求的基礎(chǔ)上,X軸對C軸實(shí)際值的跟蹤精度決定了工件的磨削精度。基于上述思想,本課題提出了仿形跟蹤誤差補(bǔ)償,即將C軸實(shí)際值經(jīng)X(C)函數(shù)變換后與X軸砂輪中心點(diǎn)的實(shí)際位置做差,將差值反饋到X軸的輸入數(shù)值序列,并以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了模糊PID和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器作為仿形跟蹤誤差補(bǔ)償器,利用仿真磨削平臺加以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。其主要研究內(nèi)容如下:1.建立凸輪磨削的數(shù)學(xué)模型。凸輪數(shù)據(jù)由升程表給出,先利用三次樣條插值將升程表數(shù)據(jù)進(jìn)行密化處理,使其滿足加工要求。不同測頭的升程表與凸輪輪廓之間的數(shù)學(xué)關(guān)系是不同的,通過對測頭的分析分別建立各自的數(shù)學(xué)關(guān)系,利用反轉(zhuǎn)法及速度瞬心法,推導(dǎo)出工件旋轉(zhuǎn)角度和砂輪進(jìn)給之間的磨削模型,為后面的研究工作做好準(zhǔn)備。2.提出了凸輪磨削的仿形跟蹤誤差補(bǔ)償這一新的補(bǔ)償方式,并推導(dǎo)仿形跟蹤誤差與輪廓誤差之間的折算關(guān)系。通過對兩種傳統(tǒng)跟蹤方式的分析,結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn),提出了仿形跟蹤誤差補(bǔ)償來實(shí)現(xiàn)兩運(yùn)動(dòng)軸的高精度配合。輪廓誤差是判斷凸輪加工精度的重要依據(jù),而若以仿形跟蹤誤差指導(dǎo)磨削則必須弄清楚兩者之間的關(guān)系,通過建立適合仿形跟蹤的輪廓誤差模型,證明了仿形跟蹤誤差小于等于輪廓誤差,因此通過減小仿形跟蹤誤差可以間接地減小凸輪的輪廓誤差,進(jìn)而提高加工精度。3.仿形跟蹤誤差補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)PID控制器的三個(gè)參數(shù)一旦確定,不能根據(jù)不同工況和形狀各異的凸輪片做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,從而無法滿足精度和柔性的要求,將智能控制算法應(yīng)用到凸輪的磨削加工中去,分別設(shè)計(jì)了模糊PID控制器和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器,利用這兩種智能算法,實(shí)時(shí)地調(diào)整PID控制器的三個(gè)參數(shù),使其滿足不同工況下、不同形狀凸輪片的加工要求。4.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證仿形跟蹤誤差補(bǔ)償及設(shè)計(jì)的控制器的有效性�；陂L春第一機(jī)床有限公司所生產(chǎn)的MK8312C數(shù)控凸輪軸磨床,利用SIMULINK為其搭建了仿真磨削系統(tǒng),詳細(xì)給出了控制器的設(shè)計(jì)過程及參數(shù)選取,對比常規(guī)PID控制器與設(shè)計(jì)的模糊PID控制器以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器的控制效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,仿形跟蹤誤差補(bǔ)償能夠有效提高磨削精度,而設(shè)計(jì)的兩種控制器在精度和抗擾性能上與傳統(tǒng)PID控制相比均具有一定的優(yōu)勢。綜上所述,本課題對凸輪磨削的數(shù)學(xué)模型、X軸對C軸實(shí)際輸出值的跟蹤精度對凸輪加工精度的影響、仿形跟蹤誤差與輪廓誤差之間的關(guān)系、智能控制算法在凸輪磨削中的應(yīng)用等方面做了相應(yīng)的研究,當(dāng)然,還有許多問題值得深入探討,如利用對加工速度的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)磨削精度的提高;利用凸輪加工過程磨削不可逆的特點(diǎn),以輪廓無內(nèi)凹控制實(shí)現(xiàn)高精度磨削。
【關(guān)鍵詞】：凸輪磨削 磨削精度 仿形跟蹤 模糊PID 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG596
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 課題背景及研究意義11-12
• 1.2 凸輪數(shù)控磨削的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 在凸輪的加工工藝方面12-15
• 1.2.2 伺服系統(tǒng)跟蹤精度的研究15-16
• 1.2.3 關(guān)于各運(yùn)動(dòng)軸配合控制的研究16-17
• 1.3 仿形跟蹤誤差補(bǔ)償概述17-18
• 1.4 目前存在的主要問題18
• 1.5 本文的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排18-21
• 第2章 凸輪輪廓生成及磨削模型建立21-31
• 2.1 引言21
• 2.2 凸輪機(jī)構(gòu)簡介21-22
• 2.3 升程表轉(zhuǎn)角升程曲線的擬合22-24
• 2.4 凸輪輪廓曲線的生成24-27
• 2.4.1 反轉(zhuǎn)法求凸輪輪廓25-26
• 2.4.2 速度瞬心法求凸輪輪廓26-27
• 2.5 凸輪磨削模型27-29
• 2.5.1 反轉(zhuǎn)法磨削模型27-28
• 2.5.2 速度瞬心法磨削模型28
• 2.5.3 兩種方法比較分析28-29
• 2.6 程序?qū)崿F(xiàn)29-30
• 2.7 本章小結(jié)30-31
• 第3章 凸輪磨削的仿形跟蹤誤差補(bǔ)償31-39
• 3.1 引言31
• 3.2 仿形跟蹤31-33
• 3.2.1 X軸對C軸理論值的跟蹤31-32
• 3.2.2 X軸對C軸實(shí)際值的跟蹤32
• 3.2.3 仿形跟蹤誤差補(bǔ)償32-33
• 3.3 凸輪輪廓誤差模型33-36
• 3.3.1 經(jīng)典輪廓誤差模型33-34
• 3.3.2 仿形跟蹤輪廓誤差模型34-35
• 3.3.3 輪廓誤差與仿形跟蹤誤差之間的關(guān)系35
• 3.3.4 仿形跟蹤誤差傳遞函數(shù)35-36
• 3.4 仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證36-37
• 3.5 本章小結(jié)37-39
• 第4章 基于模糊算法的仿形跟蹤誤差補(bǔ)償器設(shè)計(jì)39-59
• 4.1 引言39
• 4.2 數(shù)控凸輪磨削仿真系統(tǒng)的建立39-42
• 4.2.1 C軸仿真系統(tǒng)的搭建39-40
• 4.2.2 X軸仿真系統(tǒng)的搭建40-42
• 4.2.3 仿形跟蹤誤差補(bǔ)償系統(tǒng)的搭建42
• 4.3 凸輪片的選擇及實(shí)驗(yàn)參數(shù)的確定42-44
• 4.4 模糊控制器設(shè)計(jì)44-51
• 4.4.1 模糊控制算法的理論基礎(chǔ)44-46
• 4.4.2 模糊控制器結(jié)構(gòu)的選擇46-47
• 4.4.3 模糊化47
• 4.4.4 模糊規(guī)則庫的建立47
• 4.4.5 解模糊器的確定47-49
• 4.4.6 仿形跟蹤下的模糊PID控制49-51
• 4.5 模糊PID控制效果分析51-58
• 4.5.1 凸輪磨床中模糊PID控制器的設(shè)計(jì)51-56
• 4.5.2 仿真實(shí)驗(yàn)效果分析56-58
• 4.6 本章小結(jié)58-59
• 第5章 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的仿形跟蹤誤差補(bǔ)償器設(shè)計(jì)59-71
• 5.1 引言59
• 5.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器設(shè)計(jì)59-66
• 5.2.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論基礎(chǔ)59-60
• 5.2.2 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及學(xué)習(xí)方式60-61
• 5.2.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)61-62
• 5.2.4 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制及權(quán)值修正62-65
• 5.2.5 仿形跟蹤下的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制65-66
• 5.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制效果分析66-69
• 5.3.1 凸輪磨床中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器的設(shè)計(jì)66-67
• 5.3.2 仿真實(shí)驗(yàn)效果分析67-69
• 5.4 兩種算法控制效果對比分析69-70
• 5.5 本章小結(jié)70-71
• 第6章 全文總結(jié)71-73
• 6.1 本課題研究背景及擬實(shí)現(xiàn)目標(biāo)71
• 6.2 本課題的主要研究工作71-72
• 6.3 研究展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 作者簡介及在學(xué)期間所取得的科研成果77-79
• 致謝79

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：凸輪磨床從動(dòng)軸跟隨主導(dǎo)軸的跟蹤算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：301579