滚齿直接误差模型的建立与应用

介绍了滚齿机全误差理论模型的建立原理,提出了一个将该理论模型划分为两个相对独立的子模型并进行适当简化的方案,该方案可以提高滚齿机误差模型在工程应用中的可操作性.依据共轭曲面中的轨迹曲面特性,对直接误差子模型进行了合理的简化.应用该简化模型,通过仿真得到了在指定加工条件下的理想齿廓、在指定误差源作用下的实际齿廓、实际齿廓与理想齿廓之间的偏差量值和偏差特征,这些结果对于有针对性地实施滚齿误差防止和补偿具有直接的指导作用.     

滚刀刀齿运动轨迹精确建模与仿真研究

针对仿真中由于模型简化而带来的仿真精度问题,提出了基于实体造型的滚齿加工仿真方法。重点解决了滚刀刀齿空间运动轨迹精确建模问题,提出了基于时间驱动的滚齿加工运动矢量建模方法,获得了刀齿运动轨迹点位置矢量与速度矢量;指定速度矢量为一阶导矢、位置矢量为节点坐标进行样条曲线插值,得到刀齿运动轨迹曲线。分析轨迹曲线在不同数量插值轨迹点下的插值精度,优选出最佳插值轨迹点数量。将插值轨迹曲线应用于所开发的滚齿加工仿真系统,齿轮端面仿真齿廓与理论渐开线齿廓比较,验证了所提出方法的合理性与准确性。     

伺服系统中齿隙非线性的自适应补偿

齿隙是影响机电伺服系统动/静态性能和稳定性的一个重要因素.为了减小其不利影响,提出了反步自适应齿隙补偿方法.依据Lyapunov稳定性理论,应用反步积分方法,通过逐步递推选择Lyapunov函数,设计了基于状态反馈的自适应控制器.理论分析以及与传统PID控制的仿真结果比较表明,该方法显著地降低了齿隙对伺服性能的影响,从而提高了系统的跟踪精度和鲁棒性.     

CNC铣齿机床加工曲线齿锥齿轮仿真系统的研究

从空间占位角度对曲线齿锥齿轮加工过程进行了分析，得出了建立CNC铣齿机床加工仿真系统的基本思想。以AutoCAD为开发平台，建立了简化后的刀具和齿轮毛坯实体零件库；同时，将CNC铣齿机床各轴运动转化到刀具和齿轮毛坯的相对位置调整，通过刀具和齿轮毛坯的相减布尔运算实现了仿真切齿过程。最后给出了加工仿真实例和实际加工结果，验证了加工仿真方法的正确性。为设计和制造都很复杂的曲线齿锥齿轮加工提供了一个非常形象的加工仿真工具。     

基于RBF神经网络变结构控制的齿隙和摩擦补偿

齿隙和摩擦是齿轮传动系统中制约运动控制精度不可避免的非线性现象,常规的PTD控制难以达到较好的控制品质,变结构控制是解决非线性系统控制问题的一种有效方法.基于滞环齿隙模型和集合摩擦模型,建立了齿轮传动系统动力学模型.采用径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络和变结构原理构成复合控制器,对系统齿隙、摩擦进行了补偿.仿真分析了分别采用PID控制、增益固定变结构控制以及RBF神经网络变结构控制的补偿效果.结果表明,RBF神经网络变结构控制降低了增益固定变结构控制的抖振现象,控制精度优于PID控制.     

基于有限时间收敛干扰观测器的探导控一体化设计

针对滚仰式半捷联寻的制导导弹, 提出一种基于有限时间干扰观测器(finite time disturbance observer, FTDO)的探导控一体化滑模控制器设计方法。首先基于滚仰式半捷联导引头动力学模型和导弹制导控制模型, 建立了全状态耦合探测、制导、控制一体化控制模型。在模型中将不确定项和误差视为干扰, 通过有限时间收敛干扰观测器对干扰进行估计。对探导控一体化模型进行分块反演滑模控制律设计, 并验证了控制器的稳定性。仿真结果表明, 一体化控制方法提高了导弹对目标机动的响应能力和目标跟踪的稳定性, 并实现了比传统级联控制方法更小的脱靶量。     

一类不确定执行器非线性系统的自适应控制

针对一类带不确定执行器非线性的控制系统,提出了一种自适应神经网络控制方法。建立了包括死区、齿隙和“类齿隙”磁滞特征的非线性执行器模型。通过结合所建立的模型和Nussbaum增益技术,解决了当执行器非线性不确定时的控制问题。所设计的方案不需知道非线性特征参数边界,并且当非线性特征为死区时,其坡度可以为时变的。引入了自适应补偿项消除建模误差和干扰的影响。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于Stretch处理的ISAR成像补偿新方法

针对Stretch体制的ISAR成像处理中本振信号延时误差的补偿问题,提出了基于延时量补偿的运动补偿方法。该算法先将每次回波的时间基准补偿到相同位置,用以消除时间量化误差的影响,再利用包络对齐和相位聚焦,用以补偿本振信号延时误差。同传统算法相比,该算法不受时间量化误差的影响,能够精确补偿本振信号延时误差。通过仿真实验证明了该算法的有效性。     

干涉式光纤陀螺仪温漂误差补偿系统的设计

针对干涉式光纤陀螺仪温漂误差补偿准确性不高的问题,设计了基于RBF神经网络的改进型温漂误差补偿系统。根据对热致非互易相位延迟的深入分析,对不同条件下的热致非互异性相位延迟进行了定性的分析和定量的仿真;建立了基于温度、温度变化量和温度相乘量的温漂误差模型;设计了基于升降温实验的温漂误差补偿模型辨识方法,并采用RBF神经网络精确辨识该温漂误差模型参数;基于TMS320F28335、高精度温度测量单元、解编码电路和辅助电路设计,完成了温漂误差补偿系统设计;提出了用于评估温漂误差补偿系统的均方差评估公式。论文给出了温漂误差补偿系统的设计方法和实现步骤。温补实验对比结果表明,该温漂误差补偿系统的补偿精度高、可靠性好,能够将光纤陀螺仪输出精度提高一个数量级,可广泛用于干涉式光纤陀螺仪的温漂误差补偿。     

基于模糊神经网络的轮廓误差附加补偿控制研究

在分析系统轮廓误差的基础上，提出了基于模糊神经网络的轮廓误差补偿方法，并说明其补偿器的原理、算法及实现。该法在不改变系统各单轴位置环的前提下，根据系统的轮廓误差，通过模糊神经网络的自学习能力动态向各轴提供误差补偿信息，进而提高系统的轮廓精度，同时也解决了各轴之间增益不匹配、动态不匹配和各轴不可预见性问题。最后，在MATLAB6.1环境下对该系统进行仿真，仿真结果表明其可行性和有效性。     

提高零传动滚齿机系统刚度的研究

高速、高精度零传动滚齿机的刀具轴和工件轴直接与电机轴连接,从而避免了齿轮组的回转误差和齿侧间隙等对回转精度和动刚性的影响。但是刀具轴或工件轴的等效转动惯量极小,使得负载转矩波动引起的回转振动很大。在伺服机构中设计一种可调式惯性阻尼器,直接附加在电机转轴上,惯性阻尼器的阻尼系数可以通过惯性轮和电机轴之间的间隙来调整。建立了附加惯性阻尼器的伺服系统的数学模型,并且通过理论分析和系统仿真,验证了可调式惯性阻尼器对于零传动滚齿机系统刚度提高的有效性。     

基于波束角误差补偿的相控阵导引头解耦算法

针对相控阵导引头离散波束运动引起视线角速率估计值跳跃波动问题,提出一种对波束角误差进行补偿的视线角速率提取算法。分析了相控阵导引头波束离散扫描原理,建立了波束扫描控制数学模型。推导了波束指向误差斜率引起的隔离度传递函数,分析并说明了波束角误差补偿方法。仿真结果表明,应用波束角误差补偿方法能有效地消除视线角速率提取值的跳跃波动,并验证了所提算法在捷联去耦与视线角速率提取方面的有效性。     

硅MEMS陀螺动态误差建模及系统仿真

为了增强MEMS(Micro Electromechanical System)陀螺抗外部角运动干扰能力,利用欧拉动力学理论,采用解析法构建了动态误差数学模型,分析了各误差的物理起因及影响大小。通过系统误差标定、补偿试验,计算基于MEMS惯性器件的微小型捷联惯性导航系统的动态误差。采用仿真方法验证了该系统应用于反坦克弹的可行性。     

波束折射模型在天线罩补偿中的应用

导引头天线罩的流线型结构对天线阵列造成了能量损失、角度检测误差等电磁性能方面的影响, 给制导性能带来严重损失。本文利用电磁波折射理论建立了波束指向偏移模型, 通过数学公式推导验证了该模型的合理性, 为角度检测误差补偿提供了理论基础。波束偏移理论和相控阵天线阵列测角原理的结合定位了阵列在有天线罩时检测角所对应的最大波束指向角度, 提升了相对于无天线罩时检测角误差的准确性。实验数据表明，所提方法所得到的误差角度补偿表将阵列角度检测误差从1°降低到可接受的0.1°以下的误差范围, 验证了该方法的创新性和先进性。     

基于RBF神经网络的井眼方位角误差建模及补偿

对于陀螺钻井测斜技术而言,由于惯性器件本身误差及井下恶劣条件带来的干扰均具有复杂性,误差补偿是影响测量精度的关键因素。在阐述陀螺测斜原理、分析测斜系统可能产生的各种误差的基础上,进行了测斜仪转台实验,并采用神经网络中的径向基函数理论建立了井眼方位角误差模型,将其建模性能指标与双线形插值建模指标进行综合对比,结果表明RBF网络建模时间短、拟合性能好、预测能力强、补偿后方位角误差得到有效抑制、补偿精度高,各项指标均优于双线形插值方法。     

基于PSO-BP神经网络的广播星历轨道误差预测模型

在卫星导航数据处理实践中,发现广播星历轨道误差中客观存在不确定性的规律现象,针对这种不能用确定数学模型表示的误差信息,建立基于粒子群优化反向传播(back propagation,BP)神经网络的轨道误差预测模型。通过粒子群算法对BP神经网络的初始权值和阈值进行全局寻优,利用广播星历解算出的卫星空间位置和速度,并结合时间信息和摄动改正数对神经网络进行训练和测试。结果表明该模型对广播星历轨道误差具有较好的拟合能力和预测效果,用该模型对卫星位置解算提供误差补偿,可有效提高卫星定轨精度,降低系统级误差。     

宽带线性调频信号Stretch处理误差获取与补偿

宽带线性调频信号是宽带高分辨率雷达的一种信号形式,在实际应用中可采用Stretch处理来降低A/D采样速率的要求。先推导了系统有误差时线性调频信号Stretch处理的雷达接收回波数学模型,提出误差估计的方法,并针对Stretch处理的时变特性提出了线性调频信号Stretch处理的误差补偿方法。仿真实验表明该方法对宽带线性调频信号误差的估计与补偿是有效的。     

陀螺稳定平台中速度环的非线性实验建模

在阐述两轴四框架陀螺稳定平台的结构和工作原理的基础上,具体分析了从实际实验装置中获取数据的方法。通过对内环中速度稳定环的机理分析,得到了简化的线性模型。针对平台在低频工作环境下所表现出的严重非线性特性,将线性模型与非线性的Stribeck摩擦力模型相结合,建立了系统的数学模型。利用遗传算法和所获得的实际系统数据对模型参数进行了辨识;通过在所辨识出的系统模型上进行扰动隔离的系统仿真实验,并将其结果与实际系统的性能进行对比,验证了所建模型的精度;通过对模型残差的分析,进一步地改进和提高了所建系统模型的精度。为研究两轴四框架陀螺稳定平台模型与误差补偿提供了实用的高精度的数学模型。     

数控铣、滚齿复合机床虚拟样机机电异构仿真

机电异构建模与仿真技术是数控机床动态性能分析的难点和重要方法之一.以带负载的电动机数学模型为基础,以数控铣、滚齿复合机床水平进给系统为研究对象,借助ADAMS/Controls模块将ADAMS动力学模型与MATLAB控制模型结合起来,建立机电异构系统的虚拟样机.在MATLAB7.0中对虚拟样机进行仿真,利用仿真结果分析了交流伺服电机在带负载情况下的控制力矩特性,为数控机床机械与电气参数匹配的研究奠定了基础.     

基于CATIA V5的圆柱齿轮虚拟加工研究

以共轭齿面包络原理为理论基础,布尔运算为方法,商用三维实体软件为工具,研究了磨前滚刀加工圆柱齿轮的计算机虚拟加工问题,利用CATIA V5的二次开发功能构建出磨前滚刀加工圆柱齿轮的虚拟仿真加工系统.对仿真系统虚拟加工的齿轮齿廓进行了曲面重构,得到了精确齿轮实体模型,通过分析模型的公法线误差,验证了该方法的正确性.为基于包络制造原理的曲面零件的数字化制造提供了一种有效方法.