大型薄壁构件镜像加工系统协调控制研究

发布时间：2017-11-18 18:32

  本文关键词：大型薄壁构件镜像加工系统协调控制研究

  更多相关文章： 大型薄壁构件 镜像加工 Tricept机构 显示力控制 交叉耦合控制

【摘要】：在航空航天工业中,大型薄壁构件因具有弱刚性、大尺度等特点,通常采用化铣工艺进行加工。近年来提出的镜像铣削技术以其通用性好、效率高的特点,将取代化铣工艺,成为未来大型薄壁构件加工的主要方式,给大型薄壁构件加工带来巨大变革。本文从镜像加工系统的控制需求出发,对其核心控制问题进行了研究,并针对大型薄壁构件和实际加工系统的特点进行了控制策略的确定和控制算法的设计。针对镜像加工系统中执行机构的末端结构特点提出了一种简单直观的空间位姿定义方法。基于空间几何关系和矢量链法对加工侧串联机床和支撑侧Tricept混联机构分别进行了位姿反解分析,为镜像加工系统的控制提供运动学基础。针对支撑侧恒支撑力控制的要求及大型薄壁构件易变形的特征,提出了柔顺控制策略——基于在线轨迹预修正力控制器的位置控制型显示力控制策略。在线轨迹预修正力控制器包含一个在线轨迹预修正模块和一个积分分离式PID模块,分别实现对预期轨迹的“粗调”和“精调”功能,以提高系统的响应速度和控制精度。通过MATLAB对柔顺控制算法进行数值仿真,结果表明,与典型的反馈型力控制器相比,上述柔顺控制方法在加工过程中具有更好的支撑力跟踪性能,支撑力误差的最大值和均方根值分别降低了60%和75%。针对支撑侧与加工侧同步运动的要求,提出了同步控制策略——镜像加工机构关节空间交叉耦合控制策略。根据系统中执行机构的几何特征,给出了各关节同步误差的合理定义,并设计了针对此镜像加工系统的交叉耦合控制结构。通过MATLAB对同步控制算法进行数值仿真,结果表明,与并行控制方式相比,提出的同步控制方法能够在不降低执行机构跟踪性能的前提下,有效提高支撑侧与加工侧的同步协调性能,同步误差的最大值和均方根值分别降低了84%和78%。为验证提出的柔顺控制方法和同步控制方法,设计了基于数控十字滑台系统的实验验证平台。在LabVIEW软件环境下分别对提出的柔顺控制算法和同步控制算法进行编程和实验。实验结果与数值仿真效果吻合,验证了提出的柔顺控制方法和同步控制方法的有效性。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V261

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本文编号：1200764