基于Matlab-GUI数控机床热误差补偿的仿真系统

为了使数控机床加工精度得以提高,对数控机床热误差补偿系统进行研究。在建立基于BP神经网络数控机床热误差补偿模型的同时,运用Matlab-GUI工具设计了具有通用性交互式数控机床热误差补偿的仿真系统,该系统可使热误差补偿更具有实时性、在线高效性和补偿系统操作可视化。     

晶圆传输机器人标定技术研究

为了提高高速高精度晶圆传输机器人的定位精度,建立了精度分析和运动学标定为一体的精度保障体系.针对机器人的特点,建立了误差模型,分析了各结构几何参数误差源的灵敏度,提出了结合几何误差迭代法和基于运动学逆解的非线性参数辨识的分步标定方法,对其进行了标定,并对几何结构参数进行了误差补偿.仿真分析以及实验证明:机器人定位误差达到0.07mm,有效地提高了机器人末端的定位精度.     

利用差动原理和采样补偿提高工作台精度

针对精密定位工作台目前存在的高精度、大行程和低成本难以协调的问题,提出一种差动式结构的工作台,利用动态采样的方法对开环误差进行标定,建立误差模型,通过控制上下叠加的两个工作台差动对系统误差进行动态补偿.研究表明:利用差动原理对误差动态补偿的方法有效提高了工作台精度和系统灵敏度,为微位移机构的设计提供了新的思路和方法.     

感应同步器测角系统误差建模

为了提高测角系统的精度,建立了基于离线数据辨识的误差补偿模型.根据实际测量得到的测角系统在一个机械周期内(0°~360°)的全零位误差数据和多个检测周期内的细分误差数据,提出了一种基于FFT分析结果与误差机理模型相结合的建模方法,利用测角系统的误差与感应同步器自身误差之间具有强相关性的特点,用离线数据辨识的误差模型对在线数据进行实时补偿.仿真结果表明,建立的零位误差和细分误差补偿模型将测角系统的全误差从±15″减小至±2.″与传统的误差模型比较,该模型适用性广,有较高的补偿精度.     

模糊PD控制在伺服系统中的应用

为了提高伺服控制系统动态跟随误差的精度,在三环伺服控制系统的基础上提出了一种经典控制和智能控制相结合的方法.利用误差补偿的思想,在位置环上采用按给定输入补偿的复合控制方法进行误差补偿,以提高系统动态跟随精度.采用模糊PD参数自整定控制的思想,在位置环上设计了智能模糊控制器,对前向通道PD调节器的参数进行了优化.仿真结果表明,与PD控制系统相比较,改进系统的动态误差精度得到了提高,明显地增强了系统的动态跟随特性,并使系统具有较强的鲁棒性.     

基于BP神经网络的丝杠硬旋铣热伸长研究

研究硬旋铣加工时工件的热变形对提高工件加工精度、掌握硬旋铣加工技术是至关重要的。文章基于高效环保的滚珠丝杠螺纹硬旋铣工艺,围绕提高硬旋铣加工螺距精度问题,针对加工过程中的工件热伸长及误差补偿方法,通过基于BP神经网络算法的热伸长研究及补偿实验研究,探索了工件热伸长变化的特征值提取、BP预测模型的建立及验证、热伸长误差的补偿方法。结果表明:根据特征值法建立的BP神经网络热伸长预测模型精度较高,根据模型预测结果进行螺距误差插补补偿加工能够提高滚珠丝杠硬旋铣加工的螺距精度。     

光电编码器误差补偿及精度校验

编码器由于码盘刻划精度、轴系跳（晃）动、安装工艺、环境干扰等原因,必然存在误差。为了提高编码器的精度,减小测量误差,本文首先针对编码器误差源进行了分析,并提出了基于BP神经网络的误差补偿方法,在实际应用中经过补偿后误差由20″提高到了2″以内,然后对其进行了精度校验,此校验方法主要利用激光干涉仪对编码器相对转角量进行检测。最后利用LabVIEW虚拟仪器对此校验系统进行了设计,并对实验所得数据进行了数据处理和分析。     

砂轮位置对成形磨齿精度的影响与误差补偿

本文分析了砂轮位置偏差对成形磨削齿轮的齿形、基节和公法线长度的影响,提出了误差准确计算公式和改善齿形加工精度的误差补偿方法。为磨齿精度分析和正确调整机床改善磨齿精度提供了可靠依据。     

高速精密定位平台的偏摆误差实时补偿

针对二维直线运动平台末端出现偏摆误差、降低平台直线运动精度的现象,研制了一种新型的基于偏摆误差实时补偿的高速精密定位平台.基于电容式微位移传感检测技术,建立了新型精密定位平台的偏摆误差检测模型.采用赫兹接触理论,建立了滚珠导轨副的刚度模型,进而建立了基于滚珠丝杠驱动、直线滚珠导轨副支撑的宏动工作台的偏摆振动模型.实验结果验证了宏动工作台偏摆振动模型的有效性;采用微动工作台进行宏动工作台直线运动偏摆误差的实时补偿,新型精密定位平台的性能得到较大改善.     

多体系统理论的数控滚齿机综合空间误差建模

为提高数控滚齿机床的加工精度,结合自行设计的数控滚齿机床,利用近年来研究数控机床误差建模的新方法—多体系统理论对六轴滚齿机床进行几何误差分析,建立综合空间误差模型,得到综合空间误差变化规律。为利用数控误差补偿方法提高滚齿加工精度提供理论支持。     

一种磨削加工尺寸误差的智能自学习 补偿算法及仿真

在可转位刀片周边磨削加工过程中,刀片加工尺寸精度和精度一致性受砂轮磨损等众多因素的影响,一直难以保证.本文对刀片磨削加工时尺寸误差的产生原因进行分析,提出了尺寸误差智能自学习补偿算法,并对该算法进行仿真.     

非球面非零位拼接测量的对准误差模型

为消除非零位拼接检测非球面中对准误差对拼接结果的影响,建立了基于对准误差修正的优化拼接模型;在非零位检测非球面对准误差模型的基础上,分析对准误差各误差分量的表现形式及影响规律,并建立了基于对准误差补偿的拼接检测非球面的数学模型,实现子孔径的高精度拼接合成。实验表明,该方法可以有效地提高拼接测量精度,经过对准误差校正的拼接测量结果的PV值精度可达0.03λ。     

一类摩擦非线性系统的PID控制和摩擦补偿控制的实验比较研究

研究一类高度非线性摩擦特性影响下的控制系统的定位控制问题 .针对负载扭矩变化而造成摩擦特性的变化 ,采用PID控制和摩擦补偿控制对阀控液压马达控制系统的定位控制进行实验对比分析 .实验结果表明 ,常规比例控制由于受摩擦的影响产生较大的稳态误差 ,而积分控制的引入可减小稳态误差 ,但却引起系统产生极限环振荡和较长的调节时间 ;简单的定摩擦补偿在恒定的负载扭矩下可以有效地减小稳态误差 ,但是当负载扭矩大范围变化时 ,稳态定位精度将大大降低 ;基于误差和误差变化的动态摩擦补偿 ,在负载扭矩大范围变化的条件下均获得了高精度的定位控制 .     

基于LabVIEW的时栅位移传感器误差曲线自动拟合与修正

在时栅位移传感器的研制过程中,提出了一种基于LabVIEW的传感器误差修正和补偿方法,并在LabVIEW环境中实现时栅位移传感器测量的误差曲线分析和拟合算法,提高了时栅传感器的精度.     

丝杠传动工作台运动特性与误差分析

对丝杠传动工作台的微定位特性进行了实验分析,观察高速运行时工作台位移存在振荡现象,分析了这种现象产生的原因.对工作台这种非线性运动造成的运动精度不高提出相应的措施,对定位误差做曲线拟合,实现误差的软件补偿.结果表明,经补偿后,滚珠丝杠传动工作台的定位精度达到2 μm.     

机床空间误差完备建模方法与NC代码优化补偿技术

空间误差是机床几何误差元素综合作用的结果,但现阶段空间误差模型大多存在缺失若干几何误差元素的问题,直接影响着机床空间误差的预测精度。为此,提出一种机床空间误差完备建模方法,以多体系统理论及齐次坐标变换为分析研究手段,在充分考虑体间坐标系初始位置关系及原始误差特征矩阵的基础上,确保模型包含机床全部几何误差元素。进而,针对传统基于NC代码的空间误差补偿技术中存在残差的局限性,提出将NC代码坐标的逆向叠加过程转化为最优化设计问题,并借助遗传算法对该问题进行求解计算,达到消除空间误差补偿残差的目的。最终,以某型卧式加工中心为研究对象进行计算分析与实验验证,结果表明：依据所提方法构建的空间误差完备模型包含加工中心全部21项几何误差元素,空间误差预测结果较精确;所提NC代码优化补偿技术使加工中心空间定位精度得到进一步提升,补偿后定位精度增幅最高达90.92%。研究成果可为数字制造装备精度问题探索提供较重要的理论与工程技术支撑。     

基于DS18B20多点温度巡检系统的研究

分析了一种新型数字温度传感器DSl8B20的特性及工作原理，并用DSl8820，89C52单片机及X25045E2PROM等芯片，研制了一种精度高、实用性强、可靠性好的多点数字温度巡检系统，并对系统的硬件接口电路及软件流程作了简单的介绍，该系统避免了传统的模拟信号远距离温度测量系统中的引线误差补偿问题，消除了多点测量切换误差和放大电路零点漂移误差问题，使系统能够达到较高的测量精度。     

Adaptive estimation and nonlinear variable gain compensation of the contouring error for precise parametric curve following

Contour following is one of the most important issues faced by many computer-numerical-control (CNC) machine tools to achieve high machining precision. This paper presents a new real-time error compensation method aiming at reducing the contouring error caused by facts such as servo lag and dynamics mismatch in parametric curved contour-following tasks. Due to the lack of high-precision contouring-error estimation method for free-form parametric curved toolpath, the error can hardly be compensated effectively. Therefore, an adaptive accurate contouring-error estimation algorithm is proposed first, where a tangential-error backstepping method based on Taylor’s expansion is developed to rapidly find the closest point on the parametric curve to the actual motion position. On this foundation, the contouring error is compensated using a proposed nonlinear variable-gain compensation method, where the compensation gain is obtained according to not only the contouring-error magnitude but also its direction variation. The stability of the system after compensation is analyzed afterwards according to the Jury stability criterion. By design of the compensator in accordance with the presented contouring-error compensation method as well as the stability analyzation result, the balance between the response speed and the contour control stability can be effectively made. Experimental tests demonstrate the feasibility of the presented methods in both contouring-error estimation and contour-accuracy improvement. Contributions of this research are significant for enhancing the contour-following performance of the CNC machine tools.     

微小卫星编队的星间测距系统设计及精度分析

提出了不依赖于GPS的小卫星编队星间测距方法.为满足编队卫星小型化任务的需求,该系统在不增加硬件的情况下,将测距功能集成于原有的星间通信设备上,实现同一星间链路下通信、测距功能的一体化.该方法以传统应答机模式为基础,将信号往返于两星间的传输延时转换为距离,通常精度仅能达到几十米,为将精度进一步提高,分析影响测距精度的原因,提出概率补偿算法,并得到了在不同的风险概率下,达到不同精度时卫星所要发送的测距包的理论公式,使得系统的测距精度可以提高一个数量级.     

基于卡尔曼滤波和随机逼近的模拟器时间延迟补偿方法

针对飞行模拟器的时间延迟补偿问题,采用卡尔曼滤波和随机逼近的方法,提出了自适应遗忘因子卡尔曼补偿法和自适应遗忘因子随机逼近补偿法,这2种方法通过预测偏差动态调节遗忘因子的大小,可以提高预测精度并减小预测偏差;在2种补偿法的收敛矩阵初始值中引入调节参数,避免了初始值发生奇异现象;并且与改进的McFarland补偿方法进行了比较.结果表明,这2种方法的预测偏差分别小于相对应的改进的McFar-land补偿方法的预测偏差,且自适应遗忘因子卡尔曼补偿法是4种方法中最优的补偿方法.