基于驱动电流与工作台位置监测的切削负荷实时估计方法研究

发布时间：2017-09-19 20:22

  本文关键词：基于驱动电流与工作台位置监测的切削负荷实时估计方法研究

  更多相关文章： 切削负荷 驱动电流 位置 摩擦模型 惯量辨识 标定

【摘要】：随着现代工业化智能化的发展,客户的需求也日益的个性化、多样化与精密化。实现切削负荷信号的在线监测是实现智能化制造的重要组成部分。通过进给电流对切削负荷进行间接估计是一种低成本的监控方法,相比于测力仪等直接测量法,有着安装简便、适用范围广等一系列的优点,更适合在实际生产中运用。因此,通过进给电流的切削负荷间接测量法,具有重要的理论意义与使用价值。本文主要针对提高多轴加工中心切削负荷间接估计精度的方法估计展开研究,确定了进给系统摩擦力矩与进给系统等效惯性力矩是影响估计精度的关键因素,同时设计了总体的研究方案与实验平台。针对电流信号的预处理过程,采用频域分析方法,对电流信号中普遍存在的干扰频率进行了分析,确定干扰频段来源于进给电机相电流频率与丝杆转频,设计相应的滤波程序,实现了有效信号的提取。针对摩擦力矩对切削负荷估计精度的影响,采用经典的Lugre与Stribeck模型分别对微滑动与宏观滑动摩擦区域进行描述,并分析确定工作台位置对摩擦力矩的影响,提出了适用于机床进给系统的改进模型。并针对改进模型标定方法进行了分析,确定最简的标定方法,将标定时间降低一半。针对系统等效惯性力矩对切削负荷估计精度的影响,采用模型参考自适应算法,实现进给系统转动惯量的实时在线测量,并对自适应参数的选取进行了分析说明。并对估计算法的精度进行了实验验证。此外,为了验证本文估计方法的有效性,在DM4600机床上进行了参数标定实验,并设计多组不同参数的匀速进给与变速进给实验,对不同参数下的切削负荷估计算法精度进行了验证,实验结果表明,本文的估计方法能够有效的对切削负荷进行估计。
【关键词】：切削负荷 驱动电流 位置 摩擦模型 惯量辨识 标定
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题概况9-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.3 本文主要研究内容14-15
• 2 利用驱动电流对切削负荷实时估计的方法研究15-26
• 2.1 进给电机电流的成分分析15-18
• 2.2 驱动电流信号频域分析18-22
• 2.3 切削负荷实时估计的基本思路22-25
• 2.4 本章小结25-26
• 3 工作台位置对进给系统摩擦特性的影响研究26-41
• 3.1 进给系统的摩擦特性26-27
• 3.2 工作台位置对系统摩擦特性的影响分析27-32
• 3.3 考虑工作台位置影响的摩擦模型32-35
• 3.4 摩擦模型的标定及验证35-40
• 3.5 本章小结40-41
• 4 转动惯量与摩擦模型的辨识与切削负荷的估计方法41-50
• 4.1 摩擦模型的快速标定41-43
• 4.2 惯性力矩的辨识方法43-48
• 4.3 动态切削负荷的估计48-49
• 4.4 本章小结49-50
• 5 驱动电流估计切削负荷方法的实验验证50-64
• 5.1 估计模型参数标定实验及其结果50-52
• 5.2 实时估计的验证实验52-55
• 5.3 验证实验的结果分析55-63
• 5.4 本章小结63-64
• 6 结论与展望64-66
• 6.1 全文总结64
• 6.2 研究展望64-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-71

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