五轴联动刀具路径NURBS插补技术

针对复杂曲面五轴加工直线圆弧插补的不足,对五轴加工NURBS插补算法进行相关研究,同时对NURBS插补过程中插补点的曲率分析计算,推导出插补误差与进给速度的关系,实现用进给速度对插补误差自适应地调整。最后,针对双转台五轴数控机床,基于IMSPOST开发了具有NURBS插补的专用后置处理器,实现了NC 程序的输出。实验结果表明：该技术方法提高了刀具运动平稳性和加工精度,优化了加工精度与加工效率,为五轴NURBS插补加工提供了理论指导。     

数控机床滚珠丝杠螺母传动副间隙的测量与调整

滚珠丝杠螺母传动副在数控机床上的运用十分普遍,主要用于机床主轴的传动,将来自电机的旋转运动转化为执行部件的直线运动。为了提高进给运动的位移精度,减少传动误差,除了要保证各个传动部件的制造精度、装配精度,还要在数控机床的传动系统中采用各种间隙消除机构,采用合理的预紧措施来消除传动间隙。本文主要介绍滚珠丝杠螺母传动副间隙的测量与调整。间隙的测量采用三点测量法,间隙的消除采用双螺母式滚珠丝杠间隙调整机构,对于间隙的测量方法、调整方法,都极尽从理论上分析他们的原理和特点。     

一种新型差动驱动A/B双摆头设计

设计了一种可用于五轴联动加工中心的新型差动式A/B轴双摆头结构.该双摆头采用4台伺服电机驱动,基于差动机构的工作原理实现摆头的摆动和俯仰运动.双摆头的驱动电机及蜗轮蜗杆减速装置均不参与摆头运动,与现有典型的双摆头结构相比,有效减少了摆头运动部件数量.采用双电机主从消隙控制方法,能有效消除摆头两个自由度的传动间隙,进而提高其运动精度.对差动双摆头的传动、消隙和结构等方面的特点进行了分析,为后续工程设计提供了理论基础.     

Pascal蜗线型齿轮滚切插补算法对比

根据Pascal蜗线型齿轮滚切加工模型推导出Pascal蜗线型齿轮滚切插补算法,探讨了不同插补算法中程序段弧长和机床运动轴的变化规律.同时,为了对比程序段弧长的均匀性,提出了程序段弧长均匀度的概念.实例结果表明,在最小曲率半径处,工件等极角插补程序段弧长最长,工件等转角插补程序段弧长变换较为平稳,工件等弧长插补程序段弧长相等;3种插补算法程序段的弧长均匀度由小到大依次为工件等弧长插补、工件等转角插补和工件等极角插补;采用工件等极角插补算法时机床运动轴无一恒定,不便于控制,采用工件等转角插补算法的滚刀控制复杂,而工件等弧长插补算法较为实用.     

虚轴机床磁力研磨刀具轨迹点的空间插补

基于东北大学研制的三杆五坐标并联虚轴机床的双摆动刀具结构 ,建立数学模型 ,对磁力研磨的刀具轨迹点的空间直线插补、圆弧插补进行了研究 ,推导出插补点的计算公式·采用了一种新的圆弧分类方法 ,对不同种类的圆弧建立不同形式的辅助坐标系 ,通过坐标变换将原坐标系中圆弧插补转换为辅助坐标系中圆弧插补 ,利用辅助坐标系的不同设置及改变步长的正负号处理了圆弧过象限情况 ,解决了圆弧插补问题 ,达到了虚轴机床对自由曲面模具表面的磁力研磨的目的     

切线法数控加工中PVT算法的研究

该文针对自主研发的＂切线法数控成型非球面机床＂能够达到设计加工精度,结合强大的能够处理复杂多轴联动并进行插补运算的PMAC运动控制器,提出了在以PMAC自身拥有PVT插补模式为基础上的改进PVT算法,并给出PVT算法的数学模型。通过将改进PVT算法用Matlab语言表述并进行仿真和将其运用到自主研发机床中,结果表明：改进PVT算法有效避免速度不单调导致加工精度降低的问题。     

自动换刀数控立式铣镗床通过鉴定

我院与847厂合作研制的“XHK—5140型自动换刀数控立式铣镗床”(以下简称立式加工中心)已通过鉴定.这台立式加工中心机床工作台面为1600×450毫米~2;工作台行程为1100(X)、350(Y)、650(Z)毫米;转台直径(?)360毫米;刀库容量60把;四坐标(X、Y、Z、A或C);采用大功率步进电机驱动的开环系统,可实现XY、YZ、XA任意二轴联动,以及直线、圆弧插补.参加鉴定的代表一致认为:“这是国内第一台全部采用国产元件、自行研制的四坐标立式加工中心,填补了我国空白.”“机械手的运动分析和结构设计具有独创性,换刀动作灵巧、准确、可靠,达到了国际先进水平.”     

基于PC机并行口的数控系统插补设计与实现

基于PC机并行口的数控系统插补(数字积分法)的设计与实现,是利用PC机并行口的的输入输出特性作为其硬件基础,在DOS操作系统下,采用8086汇编语言进行数字积分法的三维直线和二维圆弧的插补程序编制和运行,再通过步进电机驱动电路的设计,最终实现对X、Y、Z轴步进电机(或伺服电机)控制的一种经济型数控系统。     

五杆并联机器人运动轨迹插补计算

研究了两自由度的五杆并联机器人运动轨迹的插补问题,提出了一种小直线增量步长算法,利用雅各比矩阵按照给定误差要求实现运动轨迹的插补算法。并且提出了一种,利用通用数控系统实现五杆并联机器人运动的方法。插补算法在仿真实验的基础上,在Mach3系统上实现了样机实验,取得了预期的结果。     

步进电机的可编程控制器控制

步进电机的可编程控制器控制,可使组合机床自动生产线控制系统的成本显著下降。介绍了用PLC控制步进电机驱动的数控滑台方法,伺服控制、驱动及接口以及步进电机PLC控制的软件逻辑。     

基于变论域模糊PID的航空转台控制系统研究

航空转台是进行地面仿真的关键设备,其控制系统的随动性对地面仿真结果有很大影响。围绕航空转台的控制结构和算法策略,提出使用粒子群优化算法迭代寻优以保证论域最佳的变论域模糊比例积分微分(proportion integral differential,PID)控制策略。以MATLAB作为仿真环境,分析本文所提算法策略的优化效果,仿真结果表明该控制策略相较于常规PID的时间乘绝对误差积分准则(ITAE)指标有显著提升。搭建以可编程多轴运动控制卡(programmable multi-axes controller,PMAC)控制器为核心的航空转台实物测试系统进行算法验证,实验结果表明,基于变论域模糊 PID的航空转台控制系统可使航空转台的控制精度得以显著提升,超调量更小,调节时间更短,同时具备实用性,极大地提高了航空转台控制系统的随动性。     

基于变论域模糊PID的航空转台控制系统研究

航空转台是进行地面仿真的关键设备,其控制系统的随动性对地面仿真结果有很大影响。围绕航空转台的控制结构和算法策略,提出使用粒子群优化算法迭代寻优以保证论域最佳的变论域模糊比例积分微分(proportion integral differential,PID)控制策略。以MATLAB作为仿真环境,分析本文所提算法策略的优化效果,仿真结果表明该控制策略相较于常规PID的时间乘绝对误差积分准则(ITAE)指标有显著提升。搭建以可编程多轴运动控制卡(programmable multi-axes controller,PMAC)控制器为核心的航空转台实物测试系统进行算法验证,实验结果表明,基于变论域模糊 PID的航空转台控制系统可使航空转台的控制精度得以显著提升,超调量更小,调节时间更短,同时具备实用性,极大地提高了航空转台控制系统的随动性。     

Multi-motor Drive System Based on Adjacent Coupling Error Strategy

A new control strategy named adjacent coupling error strategy is proposed to multi-motor drive system. The adjacent coupling error control scheme is developed considering the tracking speed error in one motor and the synchronous error among adjacent motors simultaneously. In the strategy, due to non-linear effects of the two mentioned errors to the motion control of motor i, an adaptive fuzzy logic controller is designed to decide the control variable of the motor drive system. The multi-motor drive system ...     

基于PMAC的转台运动控制系统开发

介绍了一种以DSP为核心的多轴运动控制器(PMAC)，提出一种基于PMAC的转台运动控制系统的方案，分析了控制系统的软、硬件结构和实现，基于Windows操作系统平台，利用面向对象的软件开发技术进行了软件开发，实际控制效果表明所提出的运动控制系统满足了转台实时运动控制的要求．     

轮毂电机驱动汽车横摆侧倾稳定性联合控制

为提高电动汽车的空间稳定性,开展基于轮毂电机和主动悬架的整车横摆-侧倾运动联合控制.分析了轮毂电机差动驱动联合主动悬架控制对车身横摆-侧倾运动的影响,制定了空间稳定性协同控制策略.以横摆角速度和质心侧偏角为状态变量,设计了基于参考模型的横摆稳定性控制器;以方向盘转角和侧向加速度为状态变量,设计了基于主动悬架侧倾抑制的前馈控制器;以侧倾角速度和侧倾角为状态变量,设计了基于反馈最优控制的侧倾稳定性控制器.建立了四轮驱动转矩和主动悬架力/力矩协调分配规则,通过联合仿真验证了控制策略的有效性.研究表明,轮毂电机差动驱动具有横摆稳定性控制能力和一定的侧倾辅助控制效果,联合主动悬架控制可以改善车辆的横摆-侧倾运动状态,大幅提高整车的空间稳定性.     

孔群钻削的运动规划和加工路径优化研究

本文对三轴直角坐标机械手的运动规划和加工路径优化方法进行研究。此设备用于钢琴弦轴板群孔钻削加工。首先,采用抛物线过渡的线性插值算法,对钻削过程进行运动规划,生成一条位置和速度都连续的平滑运动轨迹。然后,基于遗传算法,以最短加工路径为目标,以无碰撞地绕过所有的障碍物为约束条件,获得孔群钻削的优化加工路径。并以六种型号弦轴板进行计算验证,计算结果验证了算法的有效性。     

多电机同步控制建模与仿真

采用偏差耦合控制结构控制4台永磁同步电机同步运动时,由于控制器结构复杂,计算量大,而且传统的PID控制算法不能在线实时调整参数,动态响应慢。因此,对4电机同步运动控制结构和控制算法进行改进,采用环形耦合控制结构和免疫单神经元PID控制器控制整个同步运动系统。仿真结果表明:该控制结构复杂度低,跟踪性能和稳态性能良好,抗干扰性强。     

履带式装甲车辆纵向速度控制

履带式装甲车辆的动力学系统具有强烈非线性、不确定性的特点,为解决直线行驶工况下的速度控制问题,结合驾驶员驾驶操纵经验,提出一种自适应性强的变论域分相模糊比例-积分-微分(proportion-integral-derivative, PID)控制方法,实现了对期望车速的有效跟随。首先建立包含发动机、传动系及制动系的装甲车辆纵向动力学模型,然后利用模糊算法在线整定PID控制器参数,并采用变论域分相设计进一步提高控制器的自适应能力。仿真实验结果表明,提出的控制方法与传统PID及模糊PID相比,车速跟随控制精度与快速收敛性都有了提高,尤其能够有效解决驱动/制动切换时整车运动状态改变导致的控制效果大幅度下降问题。     

基于符合控制算法的全向移动平台设计与实现

设计并制作了一款基于麦克纳姆轮的全向移动平台,为保证移动平台的高精度运动和灵活避障,提出了一种复合控制算法。移动平台采用4个麦克纳姆轮为驱动轮并建立了在环境坐标系下的数学模型,采用上、中、下3层分布的电路控制系统,并以二维模糊PID(proportion integral differential)控制器、Bang-Bang算法和提出的避障算法构成复合控制器,实现移动平台在室内灵活避障和高精度运动。研究结果表明:设计的移动平台运动方式灵活,能够在二维环境下保持良好的避障能力和较高的运动精度。     

一种计算机数控的医用呼吸模拟平台设计

为了给呼吸补偿方法的验证提供数据,设计了一种计算机数字化控制的医用呼吸模拟平台.本文将拟合的呼吸运动曲线映射成三维运动坐标数据,以ATmega2560单片机为核心,采用42BYGH34两相步进电机设计了一种模拟人体呼吸运动的三维运动平台.该平台利用单片机解析来自上位机发送的三维运动曲线数据,然后转换成驱动信号并结合驱动芯片对两相步进电机进行驱动,进而带动与皮带相连夹具上体模的周期运动,从而模拟人体器官的运动.经测试,该运动平台性能稳定,可以为模拟呼吸运动数据的采集提供硬件平台.