凸輪磨削的變?cè)鲆娼徊骜詈陷喞刂?/H1>
發(fā)布時(shí)間：2017-06-22 08:19
本文關(guān)鍵詞：凸輪磨削的變?cè)鲆娼徊骜詈陷喞刂?/strong>，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
【摘要】：關(guān)鍵零部件是制造業(yè)的核心環(huán)節(jié),對(duì)工程機(jī)械行業(yè)起著支持和保障的作用。近年來(lái),為了滿足關(guān)鍵零部件越來(lái)越高的加工精度要求,輪廓誤差補(bǔ)償控制在數(shù)控機(jī)床等領(lǐng)域中的應(yīng)用也逐漸成為研究熱點(diǎn)。凸輪磨削過(guò)程中產(chǎn)生的粗大誤差,一般采用速度優(yōu)化方式抑制,優(yōu)化之后仍然存在的微小誤差,為了滿足高精度要求,采用輪廓誤差補(bǔ)償方式進(jìn)一步抑制。凸輪輪廓誤差直接反映了凸輪輪廓加工精度。本文正是為了進(jìn)一步提高凸輪輪廓加工精度,在速度優(yōu)化的基礎(chǔ)上,對(duì)凸輪輪廓誤差的補(bǔ)償控制方法進(jìn)行研究。本文重點(diǎn)設(shè)計(jì)了凸輪輪廓誤差的變?cè)鲆娼徊骜詈涎a(bǔ)償控制模型,提出了有效的凸輪輪廓誤差交叉耦合補(bǔ)償控制方法,從而達(dá)到直接對(duì)凸輪輪廓誤差進(jìn)行有效控制,提高凸輪輪廓加工精度的目的。凸輪輪廓誤差的交叉耦合補(bǔ)償控制模型包括:凸輪輪廓誤差數(shù)學(xué)模型、耦合控制器及參數(shù)整定、輪廓誤差補(bǔ)償量分配方式。本文按照這三部分內(nèi)容依次進(jìn)行研究。首先采用空間幾何的矢量化建模方法,建立針對(duì)凸輪磨削過(guò)程的凸輪輪廓誤差數(shù)學(xué)模型。并在MATLAB中驗(yàn)證了交叉耦合凸輪輪廓誤差補(bǔ)償控制策略的有效性以及所建立的凸輪輪廓誤差數(shù)學(xué)模型的有效性。其次設(shè)計(jì)交叉耦合控制器參數(shù)自適應(yīng)整定控制算法。耦合控制器的參數(shù)整定方法直接決定了凸輪輪廓誤差的補(bǔ)償控制效果。因此,在誤差補(bǔ)償量分配方式采用比例誤差分配的前提下,本文依次設(shè)計(jì)了三種不同的耦合控制器參數(shù)整定方法,重點(diǎn)設(shè)計(jì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)耦合控制參數(shù)自適應(yīng)整定方法。令神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出層的輸出對(duì)應(yīng)PID的三個(gè)控制參數(shù),通過(guò)對(duì)各層權(quán)系數(shù)的實(shí)時(shí)修正,實(shí)現(xiàn)PID控制參數(shù)根據(jù)不同凸輪轉(zhuǎn)角和凸輪輪廓誤差大小的自適應(yīng)變化。并在MATLAB中仿真驗(yàn)證了耦合控制參數(shù)自適應(yīng)整定控制算法的有效性,同時(shí)相比于其他兩種參數(shù)整定方法,其能夠更好地對(duì)凸輪輪廓誤差進(jìn)行補(bǔ)償控制。最后提出變?cè)鲆嬲`差分配凸輪輪廓誤差補(bǔ)償控制方法。在目前交叉耦合輪廓控制普遍采用比例誤差分配的趨勢(shì)下,本文對(duì)任意比例變?cè)鲆嬲`差分配方法進(jìn)行了深入研究。開(kāi)創(chuàng)性地提出了將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到輪廓誤差補(bǔ)償量分配方式上,以實(shí)現(xiàn)任意比例變?cè)鲆嬲`差分配控制方法。令神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出層的輸出對(duì)應(yīng)凸輪旋轉(zhuǎn)軸與砂輪進(jìn)給軸的誤差分配系數(shù),通過(guò)對(duì)各層權(quán)系數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)整,實(shí)現(xiàn)各軸誤差分配系數(shù)根據(jù)凸輪輪廓誤差大小的任意變化,即實(shí)現(xiàn)凸輪輪廓誤差的任意比例變?cè)鲆嬲`差分配方法。并在MATLAB中仿真驗(yàn)證了任意比例變?cè)鲆嬲`差分配方法的有效性,同時(shí)相比于等增益誤差分配和比例變?cè)鲆嬲`差分配,其能夠得到最佳的凸輪輪廓誤差補(bǔ)償控制效果。本文提出的任意比例變?cè)鲆嬲`差分配控制方法為交叉耦合輪廓控制領(lǐng)域提供了新的思路。本文詳細(xì)地設(shè)計(jì)了凸輪輪廓誤差的變?cè)鲆娼徊骜詈涎a(bǔ)償控制模型,提出了凸輪輪廓誤差交叉耦合補(bǔ)償控制方法,并逐一進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)控制策略的可行性和有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。但是,本文所提出的控制策略在理論上如何保證閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有待完善。
【關(guān)鍵詞】：輪廓加工精度 凸輪輪廓誤差 交叉耦合補(bǔ)償控制 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 參數(shù)自適應(yīng)整定 變?cè)鲆嬲`差分配
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH132.47;TG580.6
【目錄】： - 摘要4-6
- ABSTRACT6-11
- 第1章 緒論11-23
- 1.1 研究背景11-12
- 1.2 研究現(xiàn)狀12-20
- 1.2.1 單軸跟蹤誤差控制方法12-13
- 1.2.2 輪廓誤差模型估計(jì)方法13-15
- 1.2.3 交叉耦合輪廓誤差控制方法15-17
- 1.2.4 交叉耦合控制器參數(shù)優(yōu)化方法17-20
- 1.3 主要研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排20-23
- 1.3.1 本文課題主要研究?jī)?nèi)容20-21
- 1.3.2 本文課題各章節(jié)內(nèi)容安排21-23
- 第2章 凸輪磨削系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)序列值23-31
- 2.1 凸輪與凸輪機(jī)構(gòu)23-24
- 2.1.1 凸輪23
- 2.1.2 凸輪機(jī)構(gòu)23-24
- 2.2 凸輪轉(zhuǎn)角的輸入數(shù)據(jù)序列值24-26
- 2.2.1 恒角速度的凸輪轉(zhuǎn)角序列值24
- 2.2.2 恒線速度的凸輪轉(zhuǎn)角序列值24-26
- 2.2.3 速度優(yōu)化的凸輪轉(zhuǎn)角序列值26
- 2.3 砂輪位置的輸入數(shù)據(jù)序列值26-28
- 2.3.1 凸輪升程表達(dá)式計(jì)算凸輪輪廓26-27
- 2.3.2 凸輪轉(zhuǎn)角與砂輪位置聯(lián)動(dòng)關(guān)系27-28
- 2.4 凸輪升程表數(shù)據(jù)計(jì)算28-30
- 2.5 本章小結(jié)30-31
- 第3章 凸輪輪廓誤差的交叉耦合補(bǔ)償控制模型31-45
- 3.1 傳統(tǒng)輪廓誤差控制方法31-32
- 3.2 交叉耦合輪廓誤差補(bǔ)償控制模型32-38
- 3.2.1 凸輪輪廓誤差數(shù)學(xué)模型33-36
- 3.2.2 交叉耦合控制器參數(shù)整定36-37
- 3.2.3 輪廓誤差補(bǔ)償量分配方式37-38
- 3.3 凸輪輪廓誤差交叉耦合補(bǔ)償控制仿真分析38-44
- 3.3.1 凸輪磨床單軸控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)38-39
- 3.3.2 傳統(tǒng)無(wú)補(bǔ)償控制仿真驗(yàn)證39-42
- 3.3.3 交叉耦合補(bǔ)償控制仿真分析42-44
- 3.4 本章小結(jié)44-45
- 第4章 交叉耦合控制器參數(shù)自適應(yīng)整定算法45-59
- 4.1 交叉耦合PID控制器45-47
- 4.1.1 PID控制的離散形式45-46
- 4.1.2 交叉耦合PID參數(shù)整定46-47
- 4.2 交叉耦合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)映射PID控制器47-49
- 4.2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性映射47
- 4.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)映射PID參數(shù)整定47-49
- 4.3 交叉耦合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器49-53
- 4.3.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法49-50
- 4.3.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID參數(shù)自適應(yīng)整定50-53
- 4.4 交叉耦合控制器參數(shù)整定仿真驗(yàn)證53-58
- 4.4.1 經(jīng)典PID參數(shù)整定53-54
- 4.4.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)映射PID參數(shù)整定54-57
- 4.4.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID參數(shù)自適應(yīng)整定57-58
- 4.5 本章小結(jié)58-59
- 第5章 變?cè)鲆嬲`差分配凸輪輪廓誤差補(bǔ)償控制59-71
- 5.1 等增益誤差分配補(bǔ)償控制59-60
- 5.2 比例變?cè)鲆嬲`差分配補(bǔ)償控制60-62
- 5.3 任意比例變?cè)鲆嬲`差分配補(bǔ)償控制62-66
- 5.3.1 任意比例變?cè)鲆嬲`差分配控制結(jié)構(gòu)62-63
- 5.3.2 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的任意比例變?cè)鲆?/span>63-66
- 5.4 變?cè)鲆嬲`差分配補(bǔ)償控制仿真驗(yàn)證66-70
- 5.4.1 等增益誤差分配補(bǔ)償控制66-67
- 5.4.2 比例變?cè)鲆嬲`差分配補(bǔ)償控制67-68
- 5.4.3 任意比例變?cè)鲆嬲`差分配補(bǔ)償控制68-70
- 5.5 本章小結(jié)70-71
- 第6章 總結(jié)與展望71-73
- 6.1 全文總結(jié)71-72
- 6.2 研究展望72-73
- 參考文獻(xiàn)73-77
- 附錄77-81
- 作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間所取得的科研成果81-82
- 致謝82
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本文編號(hào)：471237
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【摘要】：關(guān)鍵零部件是制造業(yè)的核心環(huán)節(jié),對(duì)工程機(jī)械行業(yè)起著支持和保障的作用。近年來(lái),為了滿足關(guān)鍵零部件越來(lái)越高的加工精度要求,輪廓誤差補(bǔ)償控制在數(shù)控機(jī)床等領(lǐng)域中的應(yīng)用也逐漸成為研究熱點(diǎn)。凸輪磨削過(guò)程中產(chǎn)生的粗大誤差,一般采用速度優(yōu)化方式抑制,優(yōu)化之后仍然存在的微小誤差,為了滿足高精度要求,采用輪廓誤差補(bǔ)償方式進(jìn)一步抑制。凸輪輪廓誤差直接反映了凸輪輪廓加工精度。本文正是為了進(jìn)一步提高凸輪輪廓加工精度,在速度優(yōu)化的基礎(chǔ)上,對(duì)凸輪輪廓誤差的補(bǔ)償控制方法進(jìn)行研究。本文重點(diǎn)設(shè)計(jì)了凸輪輪廓誤差的變?cè)鲆娼徊骜詈涎a(bǔ)償控制模型,提出了有效的凸輪輪廓誤差交叉耦合補(bǔ)償控制方法,從而達(dá)到直接對(duì)凸輪輪廓誤差進(jìn)行有效控制,提高凸輪輪廓加工精度的目的。凸輪輪廓誤差的交叉耦合補(bǔ)償控制模型包括:凸輪輪廓誤差數(shù)學(xué)模型、耦合控制器及參數(shù)整定、輪廓誤差補(bǔ)償量分配方式。本文按照這三部分內(nèi)容依次進(jìn)行研究。首先采用空間幾何的矢量化建模方法,建立針對(duì)凸輪磨削過(guò)程的凸輪輪廓誤差數(shù)學(xué)模型。并在MATLAB中驗(yàn)證了交叉耦合凸輪輪廓誤差補(bǔ)償控制策略的有效性以及所建立的凸輪輪廓誤差數(shù)學(xué)模型的有效性。其次設(shè)計(jì)交叉耦合控制器參數(shù)自適應(yīng)整定控制算法。耦合控制器的參數(shù)整定方法直接決定了凸輪輪廓誤差的補(bǔ)償控制效果。因此,在誤差補(bǔ)償量分配方式采用比例誤差分配的前提下,本文依次設(shè)計(jì)了三種不同的耦合控制器參數(shù)整定方法,重點(diǎn)設(shè)計(jì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)耦合控制參數(shù)自適應(yīng)整定方法。令神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出層的輸出對(duì)應(yīng)PID的三個(gè)控制參數(shù),通過(guò)對(duì)各層權(quán)系數(shù)的實(shí)時(shí)修正,實(shí)現(xiàn)PID控制參數(shù)根據(jù)不同凸輪轉(zhuǎn)角和凸輪輪廓誤差大小的自適應(yīng)變化。并在MATLAB中仿真驗(yàn)證了耦合控制參數(shù)自適應(yīng)整定控制算法的有效性,同時(shí)相比于其他兩種參數(shù)整定方法,其能夠更好地對(duì)凸輪輪廓誤差進(jìn)行補(bǔ)償控制。最后提出變?cè)鲆嬲`差分配凸輪輪廓誤差補(bǔ)償控制方法。在目前交叉耦合輪廓控制普遍采用比例誤差分配的趨勢(shì)下,本文對(duì)任意比例變?cè)鲆嬲`差分配方法進(jìn)行了深入研究。開(kāi)創(chuàng)性地提出了將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到輪廓誤差補(bǔ)償量分配方式上,以實(shí)現(xiàn)任意比例變?cè)鲆嬲`差分配控制方法。令神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出層的輸出對(duì)應(yīng)凸輪旋轉(zhuǎn)軸與砂輪進(jìn)給軸的誤差分配系數(shù),通過(guò)對(duì)各層權(quán)系數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)整,實(shí)現(xiàn)各軸誤差分配系數(shù)根據(jù)凸輪輪廓誤差大小的任意變化,即實(shí)現(xiàn)凸輪輪廓誤差的任意比例變?cè)鲆嬲`差分配方法。并在MATLAB中仿真驗(yàn)證了任意比例變?cè)鲆嬲`差分配方法的有效性,同時(shí)相比于等增益誤差分配和比例變?cè)鲆嬲`差分配,其能夠得到最佳的凸輪輪廓誤差補(bǔ)償控制效果。本文提出的任意比例變?cè)鲆嬲`差分配控制方法為交叉耦合輪廓控制領(lǐng)域提供了新的思路。本文詳細(xì)地設(shè)計(jì)了凸輪輪廓誤差的變?cè)鲆娼徊骜詈涎a(bǔ)償控制模型,提出了凸輪輪廓誤差交叉耦合補(bǔ)償控制方法,并逐一進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)控制策略的可行性和有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。但是,本文所提出的控制策略在理論上如何保證閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有待完善。
【關(guān)鍵詞】：輪廓加工精度 凸輪輪廓誤差 交叉耦合補(bǔ)償控制 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 參數(shù)自適應(yīng)整定 變?cè)鲆嬲`差分配
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH132.47;TG580.6
【目錄】：
- 摘要4-6
- ABSTRACT6-11
- 第1章 緒論11-23
- 1.1 研究背景11-12
- 1.2 研究現(xiàn)狀12-20
- 1.2.1 單軸跟蹤誤差控制方法12-13
- 1.2.2 輪廓誤差模型估計(jì)方法13-15
- 1.2.3 交叉耦合輪廓誤差控制方法15-17
- 1.2.4 交叉耦合控制器參數(shù)優(yōu)化方法17-20
- 1.3 主要研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排20-23
- 1.3.1 本文課題主要研究?jī)?nèi)容20-21
- 1.3.2 本文課題各章節(jié)內(nèi)容安排21-23
- 第2章 凸輪磨削系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)序列值23-31
- 2.1 凸輪與凸輪機(jī)構(gòu)23-24
- 2.1.1 凸輪23
- 2.1.2 凸輪機(jī)構(gòu)23-24
- 2.2 凸輪轉(zhuǎn)角的輸入數(shù)據(jù)序列值24-26
- 2.2.1 恒角速度的凸輪轉(zhuǎn)角序列值24
- 2.2.2 恒線速度的凸輪轉(zhuǎn)角序列值24-26
- 2.2.3 速度優(yōu)化的凸輪轉(zhuǎn)角序列值26
- 2.3 砂輪位置的輸入數(shù)據(jù)序列值26-28
- 2.3.1 凸輪升程表達(dá)式計(jì)算凸輪輪廓26-27
- 2.3.2 凸輪轉(zhuǎn)角與砂輪位置聯(lián)動(dòng)關(guān)系27-28
- 2.4 凸輪升程表數(shù)據(jù)計(jì)算28-30
- 2.5 本章小結(jié)30-31
- 第3章 凸輪輪廓誤差的交叉耦合補(bǔ)償控制模型31-45
- 3.1 傳統(tǒng)輪廓誤差控制方法31-32
- 3.2 交叉耦合輪廓誤差補(bǔ)償控制模型32-38
- 3.2.1 凸輪輪廓誤差數(shù)學(xué)模型33-36
- 3.2.2 交叉耦合控制器參數(shù)整定36-37
- 3.2.3 輪廓誤差補(bǔ)償量分配方式37-38
- 3.3 凸輪輪廓誤差交叉耦合補(bǔ)償控制仿真分析38-44
- 3.3.1 凸輪磨床單軸控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)38-39
- 3.3.2 傳統(tǒng)無(wú)補(bǔ)償控制仿真驗(yàn)證39-42
- 3.3.3 交叉耦合補(bǔ)償控制仿真分析42-44
- 3.4 本章小結(jié)44-45
- 第4章 交叉耦合控制器參數(shù)自適應(yīng)整定算法45-59
- 4.1 交叉耦合PID控制器45-47
- 4.1.1 PID控制的離散形式45-46
- 4.1.2 交叉耦合PID參數(shù)整定46-47
- 4.2 交叉耦合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)映射PID控制器47-49
- 4.2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性映射47
- 4.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)映射PID參數(shù)整定47-49
- 4.3 交叉耦合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器49-53
- 4.3.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法49-50
- 4.3.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID參數(shù)自適應(yīng)整定50-53
- 4.4 交叉耦合控制器參數(shù)整定仿真驗(yàn)證53-58
- 4.4.1 經(jīng)典PID參數(shù)整定53-54
- 4.4.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)映射PID參數(shù)整定54-57
- 4.4.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID參數(shù)自適應(yīng)整定57-58
- 4.5 本章小結(jié)58-59
- 第5章 變?cè)鲆嬲`差分配凸輪輪廓誤差補(bǔ)償控制59-71
- 5.1 等增益誤差分配補(bǔ)償控制59-60
- 5.2 比例變?cè)鲆嬲`差分配補(bǔ)償控制60-62
- 5.3 任意比例變?cè)鲆嬲`差分配補(bǔ)償控制62-66
- 5.3.1 任意比例變?cè)鲆嬲`差分配控制結(jié)構(gòu)62-63
- 5.3.2 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的任意比例變?cè)鲆?/span>63-66
- 5.4 變?cè)鲆嬲`差分配補(bǔ)償控制仿真驗(yàn)證66-70
- 5.4.1 等增益誤差分配補(bǔ)償控制66-67
- 5.4.2 比例變?cè)鲆嬲`差分配補(bǔ)償控制67-68
- 5.4.3 任意比例變?cè)鲆嬲`差分配補(bǔ)償控制68-70
- 5.5 本章小結(jié)70-71
- 第6章 總結(jié)與展望71-73
- 6.1 全文總結(jié)71-72
- 6.2 研究展望72-73
- 參考文獻(xiàn)73-77
- 附錄77-81
- 作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間所取得的科研成果81-82
- 致謝82
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