环状内外球面智能精密磨削方法与控制模型研究

提出了一种基于法线跟踪的环状内外球面智能精密磨削方法,其原理是：球面球心与工件坐标系原点重合、球面绕坐标系的y轴旋转。在磨削过程中,控制砂轮主轴的摆动角度,使砂轮主轴旋转中心线与球面母线上磨削点的法线始终保持重合。进一步对球面尺寸进行实时检测,对砂轮损耗进行自动补偿,自动完成整个磨削过程。以此方法研制出原型机。研究结果表明,所提出的方法能够用简单的控制模型实现内外球面智能化的精密磨削。     

大口径SiC非球面范成精密磨削方法及其工艺

为了提高大口径轴对称SiC非球面磨削的精度和效率,提出了一种基于法线跟踪的非球面范成摆动精密磨削方法,设计了运动控制模型,在磨削过程中,使砂轮主轴旋转中心线与非球面母线上磨削点法线始终保持重合。在此基础上,进一步设计了可以对非球面母线上磨削点进行实时检测的装置,建立了实现砂轮磨损自动补偿的数学模型和相关磨削工艺。研究结果表明：该方法可以避免磨削运动轨迹原理误差,运动机构简单,运动精度得到保证;应用砂轮端面进行磨削,提高了磨削比和磨削效率。     

超精密非球曲面磨削系统中砂轮修整技术的研究

为了磨削加工出高质量的非球曲面器件,砂轮的修整是非常重要的一个影响因素.本文首先从理论上分析了砂轮的半径误差对非球曲面器件加工精度的影响.然后设计研制了一套砂轮的电火花修整机构,具有结构简单、修整速度快、在位修整等特点,修整后的砂轮形状精度很高.最后,用修整好的砂轮进行非球曲面的磨削实验,结果表明,其磨削加工的零件轮廓精度为0.3μm,表面粗糙度Ra优于0.01μm.     

超精密非球曲面磨削系统中砂轮修整技术的研究

为了磨削加工出高质量的非球曲面器件，砂轮的修整是非常重要的一个影响因素，本文首先从理论上分析了砂轮的半径误差对非球曲面器件加工精度的影响，然后设计研制了一套砂轮的电火花修整机构，具有结构简单，修整速度快，在位修整等特点，修整后的砂轮形状精度很高，最后，用修整好的砂轮进行非球曲面的磨削实验，其磨削加工的零件轮廓精度为0．3μm，表面粗糙度Ra优于0.01μm.     

基于旋转因子的磁传感器误差补偿改进椭圆法

针对磁传感器误差补偿椭圆法未对软磁材料引起的象限误差进行补偿,因而不能有效解决椭圆在平面内旋转的问题,提出了基于旋转因子的磁传感器误差补偿改进椭圆法。该方法依据坐标旋转理论,在应用椭圆法前先对二维数据进行坐标旋转。误差补偿实验与数据分析表明:该方法的误差补偿效果较椭圆法有了明显的改善,滚转角测量系统的精度可达1°。     

捷联惯导圆锥误差补偿算法

捷联惯导系统姿态更新算法是捷联惯导算法的核心。姿态计算中的圆锥效应是姿态误差的重要影响因素,等效旋转矢量算法是解决圆锥误差的有效方法。在分析等效旋转矢量算法原理的基础上,总结了各种多子样等效旋转矢量算法,并通过仿真对比分析了各补偿方法的性能。     

光纤陀螺寻北仪航向效应误差分析和补偿

在实际寻北过程中,寻北仪航向效应使寻北精度大大下降。在介绍光纤陀螺(FOG)寻北原理的基础上,提出大倾角下的光纤陀螺四位置寻北方法,对解算出的方位角进行了象限判别;从理论上分析了四位置寻北法在0°～360°范围内的航向效应,研究其误差补偿方法,得出陀螺仪敏感轴指向南北方向时寻北航向效应误差最大的结论。通过仿真验证了寻北方案、理论分析和补偿方法的正确性和有效性。     

磨粒簇有序化砂轮磨削凹坑摩擦减阻表面的策略

结构化表面在减小机械零件摩擦或表面拖曳阻力方面起到重要的作用。为获得一种结构化摩擦减阻表面的高效磨削法,基于砂轮的磨粒有序化排布设计理论,提出一种嵌齿式磨粒簇有序化排布砂轮磨削凹坑摩擦减阻表面的策略。开展磨粒簇有序化砂轮的设计理论研究,分析砂轮磨粒簇排布参数和工件凹坑表面排布参数的关系。探讨实现凹坑排布的磨削参数条件,以及凹坑与磨粒簇几何形状之间的联系。通过磨削试验验证了结构化凹坑表面的磨削形态及磨削创成机制。结果表明：利用嵌齿磨粒簇有序化砂轮能够实现叶序排布、错位排布和阵列排布结构化凹坑摩擦减阻表面的磨削;被磨削结构化凹坑表面的排布形态和凹坑形状取决于砂轮排布设计参数、磨粒簇几何形状参数、磨削参数的选择。     

三轴立式加工中心几何误差补偿方法的研究

为了提高机床加工精度,采用误差补偿法对三轴立式加工中心几何误差补偿问题进行了研究。基于分层递阶补偿思路,分析了机床自身结构的特点并利用西门子840D商用数控系统提供的几何误差补偿模块,将机床系统的几何误差分为可补偿误差和不可补偿误差两部分,依据可补偿误差建立误差补偿模型,实现了补偿。在三轴立式加工中心0540D上进行过了实际加工验证,结果表明,数控机床的运动精度得到了提高。     

基于数据配准的零件精密装配最佳接触状态研究

针对零件表面几何形状误差分布对装配精度的影响与零件装配后配合表面接触状态尚不清楚的问题,提出一种基于数据配准的零件配合表面最佳接触状态确定方法。分析零件表面几何形状误差分布特性,利用数据配准技术提出配合表面接触点确定方法,并采用粒子群优化算法求解最佳接触状态;在此基础上采用小位移旋量表示零件表面的几何形状误差,提出一种基于接触状态的配合误差计算方法,从而实现零件装配精度的初步预测;通过实验验证了所提模型和方法的有效性。研究结果表明：数据配准方法可确定零件装配时的接触点位置和接触状态,预测精密高刚度零件的装配精度;从统计意义上证明,零件的形状误差分布对精密装配的影响不可忽略。     

基于多通道电感测量的圆周等分孔位置度在线快速评定方法

针对工业机器人RV减速器精密零件行星架与摆线轮的加工精度在线测量问题,提出一种位置度极角二分法搜索寻优算法,并研制出一种融合位置度量规、坐标测量技术以及多通道电感协同测量技术的圆周等分孔位置度在线快速测量仪。利用多通道电感传感器采集零件被测孔的坐标数据,通过孔心多边形旋转变换和极角二分法迭代寻优,迅速准确得到各孔满足最优的位置度误差。设置单个零件测量节拍小于10 s,以适应生产线上的测量要求。基于分析测量仪的误差源,完成传感器静态标定实验和非线性误差补偿。算法仿真实验、重复性实验和精度对比实验结果表明：所提算法精度小于1.4 μm,精度较高;测量仪重复性精度小于1.5 μm,再现性小于1.0 μm;测量仪与三坐标测量机结果对比误差平均小于2.6 μm,证明了位置度在线测量仪具有较高的稳定性和可靠性。     

基于尺寸效应在线补偿的旋转捷联惯性导航系统初始对准

在旋转捷联惯性导航初始对准过程中,尺寸效应带来的加速度测量误差影响对准精度,为此提出一种基于尺寸效应在线估计与补偿的旋转调制初始对准方法。建立旋转调制初始对准的最优估计模型,并阐述旋转调制对初始对准的误差抑制机理;分析尺寸效应对加速度计输出的影响规律,推导出尺寸效应误差数学模型,将内杆臂长度参数扩展至初始对准状态空间,在初始对准最优估计过程中估计出内杆臂长度,同时在滤波模型中补偿尺寸效应误差。对旋转捷联惯性导航系统进行了实验,结果表明,内杆臂长度得到在线估计,通过尺寸效应补偿提高了旋转调制初始对准精度。     

干扰速率补偿式火炮线自稳定跟踪控制建模与仿真

为适应动基座、高射角条件下火炮高精度的稳定跟踪控制的需求,提出一种基于大地坐标系下干扰速率补偿式火炮线自稳定控制方法,以有效抑制自行火炮车体姿态扰动对火炮线指向的影响。根据指向稳定的火炮线在动基座上的运动规律,设计新的干扰速率测量陀螺安装方式,推导在大地坐标系下的方位向和高低向干扰速率解耦补偿值,并在传统的高炮随动基础上应用干扰速率前馈补偿,实现火炮线自稳定和控制解耦。由于火炮稳定只涉及炮塔回转、火炮俯仰两个自由度且都存在偏心矩等因素,采用牛顿-欧拉法建立运动车体与火炮、炮塔之间的动力学模型,并考虑传动机构的刚度和齿隙的非线性,结合执行电机模型和经典闭环控制,以车体航向、俯仰、横滚各幅值为7°,周期为2 s的三轴复合摇摆条件,分别对该控制策略在忽略弹性、考虑动弹性的两种情况下对该控制策略进行仿真研究。仿真结果表明,所提稳定控制方法实现了稳定射角不低于60°,在传动弹性条件下的稳定误差不大于0.5 mrad,正弦稳定跟踪误差不大于2.8 mrad,同时实现了高低向和方位向的的控制解耦,为火炮线高响应、高精度稳定控制提供了新的研究思路和方法。     

捷联惯导寻北系统中内杆臂误差的分析与补偿

为解决高精度激光陀螺捷联惯导寻北系统中,旋转调制对内杆臂效应误差起不到消除效果,反而会将误 差引入寻北导航解算中的问题,提出具体的补偿方法。建模分析寻北过程中的内杆臂误差,推导具体的内杆臂误差 效应的数学表达式,分析确定影响内杆臂误差的2 个因素,并通过实验进行仿真验证。结果表明：内杆臂误差不会 引起定位误差的发散;内杆臂效应导航速度增量与旋转中心无关,而与内杆臂长度、惯性测量单元(inertial measuring unit,IMU)的旋转角速度成正比。     

遥控武器站瞄准线平移的补偿方法

为解决遥控武器站行进间对固定目标稳瞄过程中瞄准线平移的影响,运用已有的传感器信息进行角速度补偿.分析补偿角速度数学推导过程中存在的问题,提出根据几何关系近似求解的方法,对近似求解公式进行推导,并通过Matlab软件在不同捷径下对补偿角速度近似解与真值进行仿真对比.结果表明:补偿误差和误差率均符合精度要求,满足实际应用.     

自行高炮射击精度综合补偿技术研究

为提高自行高炮射击精度,提出了提高高炮射击精度的综合补偿方法。基于武器系统组成,分析了影响自行高炮射击精度的主要因素及影响方式。在此基础上,结合火控闭环控制技术,根据火控解算误差相关性,建立误差综合补偿模型,利用火控解算前一时刻的误差特性,对后一时刻火控解算进行误差实时综合补偿,以提高射击精度。理论计算和试验数据分析表明,在不改变现有武器装备状态的情况下,该方法能提高自行高炮射击精度,验证了该方法的有效性。     

基于人工神经网络的非球形破片阻力系数预测模型

非球形破片的弹道轨迹与其在超声速至亚声速范围内的阻力系数密切相关。非球形破片弹道飞行时会发生随机翻转,阻力系数也会随着破片姿态的变化而改变。为了从有限的破片姿态对应的阻力系数得到随机翻转状态下的平均破片阻力系数,提出一种基于正二十面体的平均方法,对32个特定的破片姿态对应的阻力系数进行平均,得到随机翻转状态下的平均破片阻力系数。该方法得到的立方体以及圆柱体破片的平均阻力系数与弹道枪试验的结果误差在10%之内。进一步研究了破片形貌即球形度对超声速至亚声速范围内破片阻力系数的影响。采用正二十面体平均方法计算得到大量非球形破片的阻力系数,球形度范围为0.35~1.00。通过人工神经网络建立了基于马赫数以及破片形状的阻力系数预测模型。预测模型测试结果表明,该模型具有较高的准确性;球形度是影响破片阻力系数最重要的形状因子,其影响程度在亚声速时最明显;超声速时破片阻力系数与球形度的依赖性显著降低。