本文關鍵詞：高速數(shù)控車床動態(tài)性能監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：高速數(shù)控機床是制造業(yè)典型尖端設備,其發(fā)展水平是評定綜合國力重要標志,動態(tài)性能較差、監(jiān)控困難是制約我國高速數(shù)控機床發(fā)展的重要因素。高速數(shù)控車床加工是多種制造資源相互聯(lián)接與作用構成的非線性動力學系統(tǒng),具有整體性、非平衡性、時變性、混沌性等復雜系統(tǒng)特點,從測控學科視角出發(fā),應采用復雜系統(tǒng)理論研究并完成監(jiān)控系統(tǒng)設計,主要成果如下:(1)在分析高速數(shù)控車床動態(tài)性能及其監(jiān)控復雜性來源、呈現(xiàn)特點及CA對高速數(shù)控車床動態(tài)性能研究適用性基礎上,從動態(tài)性能演化根源——振動出發(fā)研究其變化規(guī)律,建立高速數(shù)控車床主軸動態(tài)性能二維概率型CA模型,并通過MATLAB仿真得出了振動強度可變性、振動敏感點位置可變性、異相振動邊界可變性等動態(tài)性能演化規(guī)律。(2)用ANSYS Workbench對高速數(shù)控車床主軸數(shù)字樣機進行動力分析,將分析結果與CA模型仿真結果對比,證明CA模型建模仿真正確性。(3)為了解決復雜工況條件下數(shù)控車床主軸系統(tǒng)監(jiān)測敏感點動態(tài)調(diào)整問題,提出采用元胞自動機的動態(tài)性能監(jiān)控總體設計方案,重點研究了影響整體動態(tài)性能的監(jiān)測敏感點確定方法和實驗方案。結合主軸系統(tǒng)CA演化規(guī)律和具體監(jiān)測要求,確定傳感器類型、安裝位置和采集策略;為降低信號噪聲、提取動態(tài)性能參數(shù),采用去除多項式趨勢和統(tǒng)計、時域、頻域等信號處理方法,得到了敏感點的振動特征參數(shù);結合復雜工況條件下工藝參數(shù),將利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡得到的輸出結果與實際監(jiān)測結果比較判斷影響敏感點振動的因素,為控制決策提供依據(jù)。(4)采用Visual C++與MATLAB完成數(shù)控車床動態(tài)性能監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn),并對空轉(zhuǎn)及切削條件下主軸敏感點振動參數(shù)進行實測,分析表明:CA模型用于挖掘數(shù)控機床主軸系統(tǒng)動態(tài)性能演化規(guī)律具有可行性,并驗證了確定的監(jiān)測敏感點的合理性及實用性。集復雜系統(tǒng)建模分析、數(shù)字樣機仿真測試及敏感特征點試驗于一體的動態(tài)性能監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā),對提高監(jiān)控能力、優(yōu)化監(jiān)控過程具有極其重要的作用,為復雜裝備性能監(jiān)控和健康維護提供一種新思路。
【關鍵詞】：復雜系統(tǒng)理論 元胞自動機 數(shù)字樣機 動態(tài)性能監(jiān)控
【學位授予單位】：河北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG519.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題的背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外相關技術研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 數(shù)控機床動態(tài)性能研究國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 數(shù)控機床動態(tài)特性監(jiān)控技術國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 存在的主要問題13-14
• 1.3 課題提出及主要研究內(nèi)容與總體框架14-18
• 1.3.1 課題的提出14
• 1.3.2 主要研究內(nèi)容14-15
• 1.3.3 論文總體框架15-18
• 第二章 元胞自動機（CA）理論基礎18-28
• 2.1 元胞自動機概述18-19
• 2.2 元胞自動機的思想基礎和基本原理19-21
• 2.2.1 元胞自動機的思想基礎19
• 2.2.2 元胞自動機的基本原理及特點19-20
• 2.2.3 元胞自動機的優(yōu)點20-21
• 2.3 元胞自動機模型及有關定義21-22
• 2.3.1 元胞自動機的數(shù)學定義21
• 2.3.2 元胞自動機的物理學定義21-22
• 2.4 元胞自動機的分類及構成22-25
• 2.4.1 元胞自動機的分類22-23
• 2.4.2 元胞自動機的構成23-25
• 2.4.2.1 元胞及其狀態(tài)23
• 2.4.2.2 元胞空間23-24
• 2.4.2.3 鄰居24-25
• 2.4.2.4 演化規(guī)則25
• 2.5 本章小結25-28
• 第三章 基于元胞自動機的高速數(shù)控車床動態(tài)性能演化規(guī)律研究28-40
• 3.1 概述28-29
• 3.2 高速數(shù)控車床動態(tài)性能監(jiān)控復雜性分析29-32
• 3.2.1 高速數(shù)控車床動態(tài)性能復雜性分析29-30
• 3.2.2 高速數(shù)控車床動態(tài)特性復雜性定義及測度30-31
• 3.2.3 高速數(shù)控車床動態(tài)特性監(jiān)控復雜性分析31-32
• 3.2.4 小結32
• 3.3 高速數(shù)控車床動態(tài)性能的CA模型建立32-36
• 3.3.1 引言32
• 3.3.2 CA模型建立流程32-33
• 3.3.3 CA模型建立33-36
• 3.3.3.1 基于元胞自動機模型的高速數(shù)控車床性質(zhì)分析33-34
• 3.3.3.2 元胞劃分34
• 3.3.3.3 確定初始狀態(tài)34-35
• 3.3.3.4 構造演化規(guī)則35-36
• 3.4 高速數(shù)控車床動態(tài)性能演化的二維CA模型仿真模擬36-39
• 3.4.1 仿真參數(shù)設定36-37
• 3.4.2 演化過程及結果37-39
• 3.5 本章小結39-40
• 第四章 高速數(shù)控車床動態(tài)性能數(shù)字樣機仿真測試及CA模型有效性分析40-56
• 4.1 概述40-41
• 4.2 高速數(shù)控車床主軸虛擬樣機模型的建立41-47
• 4.2.1 虛擬樣機建模流程41-42
• 4.2.2 高速數(shù)控車床主軸三維模型構建42-43
• 4.2.3 基于有限元理論的高速數(shù)控車床主軸模型構建43-47
• 4.2.3.1 有限元數(shù)值模擬理論及研究問題43-44
• 4.2.3.2 有限元軟件選擇及分析流程44
• 4.2.3.3 主軸有限元模型建立44-47
• 4.3 高速數(shù)控車床主軸動態(tài)性能的仿真測試47-51
• 4.3.1 動態(tài)性能分析理論基礎47-48
• 4.3.2 高速數(shù)控車床主軸動態(tài)性能有限元分析48-51
• 4.3.2.1 主軸的模態(tài)分析48-49
• 4.3.2.2 主軸的諧響應分析49-51
• 4.4 高速數(shù)控車床主軸動態(tài)性能CA模型與虛擬樣機模型對比分析51-54
• 4.5 本章小結54-56
• 第五章 基于元胞自動機的高速數(shù)控車床動態(tài)性能監(jiān)控系統(tǒng)設計與實驗56-82
• 5.1 引言56
• 5.2 基于CA的高速數(shù)控車床動態(tài)性能監(jiān)控系統(tǒng)的總體設計56-59
• 5.2.1 總體方案設計56-57
• 5.2.2 監(jiān)測對象及基于CA的監(jiān)測敏感點確定57-59
• 5.3 硬件系統(tǒng)設計59-64
• 5.3.1 硬件系統(tǒng)總體框架59-61
• 5.3.1.1 硬件系統(tǒng)組成及各部關系59-60
• 5.3.1.2 主要組成部件介紹60-61
• 5.3.2 傳感器的選型及安裝要求61-64
• 5.3.2.1 內(nèi)置傳感器選擇及信號利用方法62-63
• 5.3.2.2 外置傳感器選擇及信號利用方法63-64
• 5.4 基于元胞自動機的高速數(shù)控車床動態(tài)性能監(jiān)控軟件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)64-77
• 5.4.1 軟件系統(tǒng)的需求分析64-65
• 5.4.2 軟件功能模塊的劃分及工作流程65-67
• 5.4.3 信號調(diào)理與數(shù)據(jù)分析關鍵技術67-71
• 5.4.3.1 信號調(diào)理技術68-69
• 5.4.3.2 信號分析69-71
• 5.4.4 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的控制決策確定71-74
• 5.4.4.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡概述71
• 5.4.4.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型71-72
• 5.4.4.3 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的高速數(shù)控車床動態(tài)性能監(jiān)控決策方案72-74
• 5.4.5 軟件平臺介紹與實現(xiàn)74-77
• 5.4.5.1 軟件平臺74-75
• 5.4.5.2 高速數(shù)控車床動態(tài)性能監(jiān)控系統(tǒng)軟件實現(xiàn)75-77
• 5.5 基于CA模型動態(tài)性能敏感點的監(jiān)測實驗77-80
• 5.5.1 空轉(zhuǎn)條件下數(shù)控車床主軸系統(tǒng)敏感點振動測試實驗77-80
• 5.5.2 切削條件下數(shù)控車床主軸系統(tǒng)敏感點振動測試實驗80
• 5.6 本章小結80-82
• 第六章 結論與展望82-84
• 6.1 工作內(nèi)容與結論82-83
• 6.2 未來工作展望83-84
• 參考文獻84-90
• 致謝90-92
• 攻讀碩士學位期間所取得的相關科研成果92

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  本文關鍵詞：高速數(shù)控車床動態(tài)性能監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：266023