主轴回转误差的动态数据模型研究

从车床切削过程的动态模型出发，分析了用动态数据系统（ＤＤＳ）方法建立主轴回转误差模型的理论基础，直观，深入地展示了模型建立的条件和实质，进一步对实测的多组主轴回转误差信号，建立了ＡＲ模型。通过模型的预测误差研究，验证了模型和文中理论分析的正确性，本文结论可用于实时误差补偿系统中，为主轴回转误差的建模和预测方案设计提供依据。     

气体轴承的动态特性分析及实验研究

针对气体静压主轴回转误差求解不准确的问题,提出了一种利用气膜阻尼模型预测气体轴承动态特性的计算方法,揭示了气膜阻尼影响气体轴承动态特性的内在机制。首先通过微扰动法和分离变量法对气体轴承的气膜阻尼系数建模并求解分析;然后将气膜阻尼系数引入轴承转子系统进行动力学建模,计算分析阻尼系数对气体轴承动态特性的影响;最后搭建气体轴承回转误差测量试验台,得到主轴实时回转跳动误差信号并与理论结果进行对比。实验结果表明:与未考虑气膜阻尼特性的回转跳动误差相比,考虑气膜阻尼特性计算的主轴回转跳动误差值更加接近实验测量值,考虑气膜阻尼特性使主轴跳动误差率减小了4.93%～8%。研究结果可为气体轴承动态特性的预测和精度控制提供理论参考。     

复时间序列与主轴回转精度

本文引入理想圆心运动的概念,将主轴回转精度的动态特性研究归结为复时间序列的逼近、建模、预测和控制的分析.文中提出了复时间序列的一致逼近方法,推导出按最小包络评定回转误差的理论和算法,并运用复时间序列的分析方法,对主轴回转的动态特性进行建模,提取特征.文中还讨论了复时间序列的分离问题,阐明了复时间序列在特征抽取过程中的消噪方法,解决了回转误差和圆度误差的分离问题.     

时间序列分析与主轴回转误差诊断

本文指出了在主轴回转误差诊断的研究中，把误差运动当作确定性周期过程，用谐波分析法进行分析处理存在的问题，提出了把主轴回转误差运动当作平稳随机过程，应用时间序列分析法对动态测试数据进行分析处理，讨论了时间序列分析法的建模问题，拟定了相应的误差诊断闲测试分析系统方案。     

精密车床主轴回转误差的测试与补偿

文中介绍了精密车床主轴回转误差的一种补偿系统及补偿刀架结构,可以提高被加工件的圆度。实验表明,主轴转速为485 r/min 下,工件圆度误差由原来的1～1.7μm 减少到0.4～0.8μm,即补偿掉了40%～67%.文中还介绍了一种主轴回转误差的综合误关差计算机辅助测试系统,可绘制出径向、摆角、轴向3种回转误差的误差曲线图和误差频谱图,并打印出误差值、相关系数等。     

磁致伸缩的响应速度特性及其校正

本文研究了磁致伸缩微小位移机构的传递函数和动态响应特性;研究了采用单板机进行最少拍校正和等速率双拍校正,进一步提高其响应速度的理论和方法;并利用计算机闭环校正控制系统进行了车床主轴回转误差补偿信号的跟踪模拟实验。提出的等速率校正的控制思想,对于其它类似的控制问题也具有一定的参考价值。     

回转误差检测实验台的研制与应用

为解决在实验教学中动态信号检测学习过程中的信号来源问题,作者设计制作了测量机床主轴回转误差的模拟实验台,根据实际检测要求设计了误差测量系统,并利用自制实验台完成了回转误差的采集.     

基于模糊神经网络的铣床热误差预测模型研究

当前,铣床主轴加工产品容易受到热误差的影响,造成产品精度下降。对此,采用模糊神经网络模型预测铣床主轴热误差,并对预测结果进行比较和分析。建立神经网络径向基函数的表达式,给出了模糊推理系统和控制规则,创建了模糊RBF神经网络预测模型,对铣床主轴进行热误差验证。结果显示:铣床主轴采用RBF神经网络模型预测误差较大,其Y轴和Z轴输出最大误差分别为5.9μm和7.1μm;铣床主轴采用模糊RBF神经网络模型预测误差较小,其Y轴和Z轴输出最大误差分别为3.5μm和2.9μm。同时,模糊RBF神经网络模型预测误差跳动幅度较小。采用模糊RBF神经网络预测模型,可以补偿铣床运行时产生的热误差,提高铣床主轴加工精度。     

基于粒子群算法的数控机床切削力误差实时补偿

通过分析数控机床主轴传动系统,推导出主轴伺服电机电流信号与切削力之间的关系,运用BP神经网络理论和粒子群优化算法建立起切削力误差模型,研制出数控机床上的切削力误差实时补偿系统,并通过加工实例对补偿系统进行了验证.结果表明:所建的切削力误差模型具有鲁棒性强和精度高的特点;切削力误差实时补偿系统使用方便,应用性强.     

基于Elman网络补偿模型的Smith预测控制

研究基于Elman网络补偿模型的Smith预测控制问题.采用互补建模方法对被控对象进行建模,其中机理模型反映被控对象的主要工作规律和运行趋势,但不可避免地存在一定的模型误差;通过Elman网络拟合机理模型的模拟误差,并对其进行补偿.实验结果表明,基于Elman网络补偿模型的Smith预测控制充分利用了神经网络的非线性拟合能力,只要对纯滞后环节精确建模,就可以完全抵消该环节对控制品质及系统稳定性的不利影响.该方法使得Smith预测控制可以用于模型不易精确确定的系统.     

基于动态BP网络误差修正的广义预测控制

针对建模误差对非线性系统预测控制鲁棒性的影响，提出了一种基于动态Bp网络的广义预测控制算法。该算法运用动态Bp网络对模型预测误差进行在线补偿，以提高预测精度。仿真结果证明了本文提出的广义预测控制算法对于非线性系统是有效的。     

基于虚拟仪器的车床主轴回转精度测量仪的设计

车床主轴回转精度是衡量车床性能的重要指标.为此设计一款基于虚拟仪器的车床主轴回转精度测量仪,在数字式单向测量法的基础上改进了测量方法,并使用频谱校正的方法达到分离基准球偏心信号的目的.通过对测量方法仿真,验证了测量方法的可行性.该测量仪硬件部分采用了位移传感器、位移测量仪和数据采集卡采集主轴的回转误差信号并送入计算机;软件部分基于LabVIEW虚拟仪器技术开发,由采集、滤波、FFT、信号处理四个模块组成.当采集测量信号后,首先通过低通滤波消除高频干扰;然后对信号进行频谱分析和校正,实现对基准球偏心信号的分离;最后通过最小二乘圆中心对平均误差运动圆图像进行评定,最终确认车床主轴的回转误差。通过对测量仪的软件进行测试,验证了所设计的车床主轴回转精度测量仪能够满足实际测量要求.     

误差补偿压电微位移作动器动态特性分析

分析了镗削主轴回转误差补偿压电微位移作动器（Piezoelectric Micro DisplacementAc-tuator,PMDA)动态特性中的机械特性，相位滞后特性和迟滞现象，从机构系统的角度分析了压电微位移作动器静动态特性的影响因素；得到了相位滞后的3个主要影响因素；基于非线性迟滞现象的本质分析，提出了非线性迟滞现象的一种广义模型。最后给出了压电微位移作动器在镗削主轴回转误差补偿中的应用，并且获得了良好效果。     

分段修正系数建模数控机床热误差

首先分析了建立在最小二乘法基础上的线性回归分析建模原理的不足及其局限性，在此基础上提出了分段修正系数建模机床热误差方法，并对其原理及建模补偿策略进行了详细推导.通过对数控车削加工中心主轴径向热误差进行建模补偿试验，可以看到，在建模时使用的原始采样点处，拟合误差几乎为零，代入非原始采样点数据时，由模型算得的热误差补偿值和原始采样数据具有很好的拟合性，表明这种建模方法可有效提高热误差补偿精度.
     

RBF网络在线建模方法在热误差实时补偿技术中的应用

应用径向基(RBF)神经网络模型的学习性能,对一台数控加工中心的主轴温度与主轴径向热误差关系分别进行离线建模与在线建模对比研究,并将2种建模方法用于实例分析.结果表明,RBF神经网络模型能够反映数控机床的热特性,准确实时预报机床热误差.当工况发生较大变化时,在线建模能够及时补充系统信息,更好地反映机床系统热性能,从而精确预报机床的热误差,提高了误差补偿效果.     

基于神经网络误差补偿的混沌系统广义预测控制

本利用BP结构神经网络，对混沌系统的建模误差进行预测，并将其补偿到广义预测控制中，以提高算法的鲁棒性，线性模型和神经网络的学习均采用阻尼最小二乘算法．仿真结果表明该算法对混沌系统控制的有效性．     

主轴回转精度动态测试

对主轴的回转精度进行动态测试，采用双向测试法．运用计算机、A／D板实现数据的自动采集与处理。应用数学方法——曲线拟合法对测量信号中与转速同频的偏心运动和主轴误差运动中的一次误差运动进行了有效的识别分离，正确消除了偏心运动，实现了主轴误差的准确评定。     

机床主轴回转精度微机测量和数据处理系统

本文以Apple-Ⅱ微机为基础,应用计算机辅助试验(CAT)技术,提出了一种高精度主轴回转精度在线测量和数据处理系统,该系统由标准球、通用仪器、微型机和成套数据处理软件组成。文中在采用统计消偏和改进单纯形方法的基础上,对数据处理和误差评定进行了探讨,将系统用于外圆磨床主轴回转精度的实际测量,给出了砂轮和工件主轴回转误差的处理结果,并进行了相应的分析。     

主轴回转精度测试中的误差分离技术

用标准件进行机床主轴回转精度测量时,所得误差信号中同时含有主轴径向误差运动成分和标准球相对主轴的安装偏心分量。本文在分析主轴误差信号的基础上,提出了有效地分离安装偏心的理论,从而开发出一种测试结果与偏心无关的测试方法,该方法测量精度高,过程简便,易于实现。     

非正交双回转摆臂机构的主轴轴心偏差的检测

非正交双回转摆臂机构回转范围广、灵活性强,能实现复杂曲面的加工.但该类型回转摆臂机构的主轴轴心偏差会直接影响被加工工件的面形精度.为了有效分析并测量出主轴轴心偏差进而改善机床精度,基于多体系统理论建立了非正交双回转摆臂机构的主轴轴心运动误差模型,此模型包含了回转轴A、B各6项静态结构误差;通过对此运动误差模型进行ANSYS静态仿真分析,获得了回转摆臂机构B在不同回转角度下主轴轴心的运动轨迹;基于Renishaw公司开发的QC10球杆仪测量原理设计了5种不同实验测量路径,验证了主轴轴心运动误差模型可用于非正交回转机构主轴轴心的误差辨识.