基于能量信息流的数控磨床加工系统能耗分析与预测研究

发布时间：2020-08-12 16:24

【摘要】：随着数控磨床在制造业的广泛应用,数控磨床加工系统能耗大、能效低的问题十分突出。数控磨床加工系统在加工过程伴随着能量转换、利用和回收过程,其各功能部件均存在不同性质的能量损耗,而这些损耗间的互相作用和影响又使得数控磨床的能耗规律更为复杂。本文以数控磨床加工系统为研究对象,应用能量信息流对数控磨床加工系统的能耗进行分析和预测研究。(1)数控磨床加工系统的能量信息流。针对能量流和信息流之间信息共用困难,大量的有效状态信息不能深入挖掘、分析和利用的问题,分析数控磨床加工系统能量流和信息流及其协同作用,从能耗的角度构建了数控磨床加工系统的能量信息流;运用互信息方法对信息流变量进行选择,并运用MLFNN算法对能量流和信息流数据进行融合处理,搭建了数控磨床加工系统能量流和信息流的数据融合框架,分析和探讨了能量流和信息流的协同控制机制;计算数控磨床加工系统的综合协调指数,建立了基于改进型BP神经网络的系统能量流和信息流协同控制模型,并用算法验证了能量流和信息流的协同控制可使系统能耗最低。(2)数控磨床加工系统的能耗分析方法。从多能量源的角度构建了数控磨床加工系统的能量流流程,由于能量在流动过程中存在各种形式的损耗,系统的可用能减少;考虑能量流的降质过程,应用?分析方法对能量流的能量转化-利用-回收过程进行能量?分析,构建了能量?平衡方程,提出了一种基于能量?平衡方程的数控磨床加工系统能耗分析方法;应用该方法分析了数控磨床加工系统各子系统的能耗,并建立了数控磨床加工系统的能效模型。(3)数控磨床加工系统的能耗预测模型。由数控磨床加工系统各子系统的能耗计算系统在基本启动状态、待机运行状态,无负载运行状态和磨削加工状态下的功率,建立数控磨床加工系统的功率平衡方程;基于功率平衡方程和磨削能耗比,建立了一种基于磨削能耗比的数控磨床加工系统能耗预测模型;应用神经网络对数控磨床加工系统的能耗预测模型进行求解,验证了能耗预测模型的准确性和有效性。(4)基于上述方法和模型开发数控磨床能耗预测系统。该系统可实现对数控磨床加工系统各项参数的监测,设置不同的加工参数可对数控磨床加工系统的磨削能耗比进行预测和分析。通过实验探讨了砂轮线速度、进给速度和磨削深度等参数对磨削能耗比的影响,进一步验证了数控磨床能耗预测系统的准确性。
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TG596

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘飞;周晓娜;蔡维;;离散制造业产品能耗限额制定的复杂特性及制定策略[J];机械工程学报;2015年19期

2 汪鹏;姜泽毅;张欣欣;耿心怡;郝诗宇;;中国钢铁工业流程结构、能耗和排放长期情景预测[J];北京科技大学学报;2014年12期

3 陈薇薇;张华;向琴;张业祥;;基于支持向量机数控机床切削能耗预测方法研究[J];机械设计与制造;2014年11期

4 万鲁愚;;新一代钢铁厂协同智能管控中心研究[J];冶金自动化;2014年04期

5 罗应娜;;一种基于插值法和载荷附加损耗系数的数控机床切削功率在线估计方法[J];制造技术与机床;2014年02期

6 樊雷松;强彦;赵涓涓;胡洋洋;格磊;;无线传感网中基于BP神经网络的数据融合方法[J];计算机工程与设计;2014年01期

7 魏震;;钢铁企业APS系统与MES的整合方案及实现[J];冶金自动化;2013年05期

8 刘飞;王秋莲;刘高君;;机械加工系统能量效率研究的内容体系及发展趋势[J];机械工程学报;2013年19期

9 王峻峰;李世其;刘继红;;能量有效的离散制造系统研究综述[J];机械工程学报;2013年11期

10 邱玉良;刘昌民;张亮亮;毛维顺;;大型精密数控龙门导轨磨床工作台液压系统的研究[J];现代制造技术与装备;2013年02期

本文编号：2790761