微动抛光工具系统控制方法与抛光实验研究

发布时间：2022-10-05 16:46

　　在科学技术高速发展的时代,各个热点领域对于自由曲面零件的精度要求越来越高,如生物医学、绿色能源和光学仪器等领域,因此,自由曲面的设计和加工成为了目前各国科技角逐的焦点,同时,自由曲面零件的质量和精度也是国家科学技术水平的重要体现。在自由曲面零件加工制造过程中,抛光过程直接决定了零件的表面精度与质量。目前,在确定性抛光理论的基础上计算机控制抛光技术可以对曲面抛光实现可预见性,这大大提高了抛光的质量和效率。本文从理论上研究不同抛光轨迹下的材料去除规律;基于微动抛光工具系统在理论上对其进行运动学分析;基于Simulink设计微动抛光工具系统的控制程序;应用simulink程序控制微动抛光工具系统进行抛光实验,验证不同抛光轨迹下材料去除规律和控制程序的可靠性。在实验过程中,工具头以不同抛光轨迹进行抛光主要由工具系统四组气动杆控制实现,因此,在运动学分析中主要研究不同抛光轨迹下四组气动杆的运动规律,研究的抛光轨迹分为直线抛光轨迹和曲线抛光轨迹,通过运动学分析得到两种抛光轨迹下气动杆变化规律。基于Simulink设计微动抛光工具系统的半实物仿真程序。编写控制程序中所需自定义S函数以及相应的TLC文... 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 研究背景和意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 自由曲面抛光设备的研究现状
        1.3.2 确定性抛光影响参数研究现状
        1.3.3 确定性抛光技术研究现状
    1.4 本文主要研究内容
第2章 材料去除理论建模及抛光轨迹分析
    2.1 工具头定点抛光材料去除模型
        2.1.1 接触圆压力分布分析
        2.1.2 定点抛光材料去除模型
    2.2 直线抛光轨迹材料去除模型建立
        2.2.1 单位长度材料去除模型
        2.2.2 直线抛光轨迹材料去除模型
    2.3 曲线抛光轨迹材料去除模型建立
        2.3.1 曲线抛光轨迹材料去除公式推导
        2.3.2 轨迹圆半径对材料去除的影响定性分析
    2.4 本章小结
第3章 微动抛光工具系统的运动学研究
    3.1 微动抛光工具系统结构
    3.2 微动抛光工具系统运动学建模
        3.2.1 建立运动学坐标系
        3.2.2 工件坐标系到工具坐标系之间的转换关系
        3.2.3 微动抛光工具系统运动反解
        3.2.4 基于阻抗控制策略的抛光力跟踪控制
    3.3 微动抛光工具系统运动学反解轨迹点创建
        3.3.1 直线抛光轨迹点的创建
        3.3.2 曲线抛光轨迹点的创建
    3.4 本章小结
第4章 微动抛光工具系统的控制研究
    4.1 基于Simulink的半实物仿真的硬件接口
        4.1.1 基于Simulink的半实物仿真特点
        4.1.2 S-function模块的应用与函数编写
        4.1.3 TLC文件的作用与编写
        4.1.4 Simulink程序框图代码生成
        4.1.5 输入端口与输出端口的设定
    4.2 基于力位耦合PID控制策略建立
        4.2.1 PID控制原理及应用
        4.2.2 位置式PID控制
        4.2.3 增量式PID控制
        4.2.4 基于simulink的改进式PID控制策略的建立
    4.3 本章小结
第5章 微动抛光工具系统抛光实验
    5.1 直线轨迹抛光实验
        5.1.1 实验条件及参数选择
        5.1.2 实验结果分析
    5.2 曲线轨迹抛光实验
        5.2.1 实验结果分析
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Simulink的RTX实时环境导弹半实物仿真编程技术研究[J]. 张培忠,高坤,宁金贵.  兵器装备工程学报. 2018(11)
[2]提升磨料水射流抛光去除效率的参数研究[J]. 郭宗福,金滩,李平,曲美娜,卢安舸.  金刚石与磨料磨具工程. 2017(06)
[3]关于砂带抛磨材料去除理论模型的分析[J]. 邱硕.  现代制造技术与装备. 2017(10)
[4]磨料射流表面抛光研究综述[J]. 陈逢军,唐宇,苗想亮,尹韶辉.  表面技术. 2015(11)
[5]PID控制算法综述[J]. 谭加加,刘鸿宇,黄武,吴先华.  电子世界. 2015(16)
[6]计算机控制光学表面成形中大规模驻留时间求解[J]. 罗丽丽,何建国,王亚军,张云飞,黄文,吉方.  强激光与粒子束. 2011(12)
[7]基于智能积分的改进增量式PID算法[J]. 邵伟,凌丹.  机电工程技术. 2010(11)
[8]PID算法在智能车中的应用[J]. 杨晓岚.  实验科学与技术. 2010(04)
[9]利用RTW和数据采集卡实现随动系统实验平台[J]. 孙铁成,郭志刚,钟贵烈,卢珍珍.  实验技术与管理. 2010(06)
[10]基于Real-Time Windows Target状态观测器的实验开发[J]. 丁永前.  实验室研究与探索. 2009(02)

博士论文
[1]光学曲面确定性抛光的面型精度控制研究[D]. 樊成.吉林大学 2014
[2]自由曲面高性能数控加工刀具路径技术研究[D]. 杨旭静.湖南大学 2006

硕士论文
[1]面向复杂曲面的工业机器人打磨运动规划技术研究[D]. 李名水.五邑大学 2018
[2]光学零件小磨头数控抛光稳定性提升与路径优化的研究[D]. 李奇.国防科学技术大学 2014
[3]基于Simulink的一体化实时半实物仿真平台的研究与实现[D]. 徐林.国防科学技术大学 2008
[4]基于RTX的MATLAB实时仿真技术研究与实现[D]. 任传俊.国防科学技术大学 2006



本文编号：3686142