基于小波变换、模糊控制的电解加工间隙检测与控制

在线采集真实电解加工过程中的电流信号，用对实测信号进行小波包分解和重构后的小波系数计算各频段的能量，构造一个由不同频段能量组成的特征向量，发现特征向量的低频分量占总能量的大部分，随着平衡间隙的减小，低频分量能量增大。设计了一个二维模糊控制器，以进给速度的增量为模糊控制器输出，将间隙的误差转化为电流的误差及误差的变化，以此作为模糊控制器的二维输入向量，使加工维持在稳定的小间隙状态。创建了仿真模型，在MATLAB的SIMULINK模块中，通过对模糊控制器和电解加工系统组成的联合模型进行仿真试验来整定模糊控制器的3个增益参数，试验表明，采用此方法进行间隙控制具有较好的快速性、鲁棒性及总体效果。     

基于信息融合的电解加工间隙检测

目前,在电解加工中还没有有效的加工间隙在线检测方法[1]。本文通过采集真实电解加工中阴极表面上来自电解液的平行于机床主轴的力和加工电流,利用小波变换对采集的信号进行处理,提取趋势项。结果发现:随着间隙减小力和加工电流都增大,可以据此间接实现间隙的测量。用力和加工电流经过小波变换提取的趋势项进行信息融合来更好地反映间隙,将它用于方坯加工叶片时采用的全程控制。用神经网络建立数显进给位置与力和电流融合信号之间的非线性映射,使它作为标准曲线以对间隙进行自动的全程控制。     

发动机叶片电解加工变间隙阴极修正法

为了提高叶片电解加工的精度,提出变间隙阴极修正方法,建立该方法数学模型,分析加工间隙与阴极修正量的对应关系,通过在型面误差中代入间隙补偿量来修正阴极。提出阴极沿型线修正量的计算公式和插值逼近的试验方法。结合自行研制的新型叶片电解加工机床,进行了叶片电解加工阴极修正的试验,通过变间隙修正方法修改阴极。试验过程中阴极经过3次计算机修正,可使叶片电解加工精度提高到0.05 mm,表明该阴极修正方法合理有效,数学模型与试验情况吻合。     

基于多场耦合的电解加工腐蚀模拟

为掌握电解加工过程中多物理场耦合机制,利用湍流气泡流模型对电解加工对电解加工中气液两相流场进行描述,并耦合电化学相关模型,分析了初始状态及不同时刻下的电流密度和工具阴极、工件阳极表面气泡率的分布规律.仿真结果表明:间隙两端的杂散电场和阴极表面析出的氢气会使加工间隙内的电流密度分布不均匀,从而影响工件的腐蚀成型.此次研究...     

基于力外环的模糊灰色预测力控制器

在基于位置环的显式力控制方案的框架内,提出一种新型模糊灰色预测力控制策略。采用灰色预测器来预测将来的接触力,通过模糊增益调节器将预测的接触力误差和实际测得的当前接触力误差进行合成形成一个综合接触力误差,综合接触力误差作为PID或PI力补偿器的输入变量,力补偿器生成位置控制系统的输入指令。这样该控制器可以利用过去、当前和将来的接触力信息来计算合适的控制校正量来对接触力误差进行预补偿,使控制器可以同时获得超调量小和响应快速的性能。而且,该控制器可以按照当前和将来的接触力状态来调节预测的接触力误差和实际测得的当前接触力误差的权值,使控制器对机器人和环境之间的动态接触过程具有适应性。最后用仿真试验证明所提出的模糊灰色预测力控制器的有效性。     

基于模糊自整定PID的力控制磨削实验研究

为保证磨削过程中法向磨削力的稳定,建立了基于X-Y数控平台的力控制磨削系统,该系统是一个非线性、时变的实时控制系统。分析了磨削过程的动力学模型并写出其状态方程。根据状态方程设计了模糊自整定PID控制器,用遗传算法整定PID参数,并记录整定过程中的输入-输出数据组,由数据组生成模糊控制规则。用该控制器与普通PID控制器进行了仿真对比,并在仿真过程中加入误差和突变信号以检验控制器的自适应性。在X-Y数控平台上进行了力控制磨削实验研究,结果表明模糊自整定PID力控制磨削方法能减小力波动,提高力控制精度。     

旋转阴极展成电解加工的间隙特性及光整直纹面的误差计算

旋转阴极展成电解加工主要用于型面的光整加工，其最终加工间隙决定了型面精度，对进给速度，初始切深，阴极半径这3个影响最终加工间隙的关键因素进行了试验研究，结果表明旋转阴极展成电解加工具有相当好的间隙稳定性和整平能力，并且由于间隙和阴极半径小，用其光整加工直纹面产生的几何误差远小于铣刀加工，对此进行了理论计算。     

脉冲电解加工间隙测控方法的研究进展

介绍电解加工间隙测控的意义及重要性 ;总结电解加工技术中加工间隙的测控方法 ;分析国内外加工间隙测控的现状及关键问题 ,提出一种可实现在线测控加工间隙的新思路———建立六维力、电流信号与加工间隙之间的关系方程式。     

基于六维力的电解加工间隙检测的数值分析

为了实现实时检测电解加工间隙，把流体作用在阴极上的六维力作为研究参数，建立间隙流场中流体运动的计算模型，用流场计算软件FLUENT进行数值计算，分析作用在阴极面上的压力矢量分布，在阴极中心坐标系上把各分布的压力矢量进行合并，得到三力和三力矩的六维力；调整进口流速、出口背压等流场参数，用最小二乘法多变元线性拟合建立六维力与加工间隙的关系方程式。     

硬质合金麻花钻曲线切削刃压痕阴极电解钝化研究

提出一种压痕阴极电解钝化硬质合金麻花钻刃口的新工艺,利用锡箔拓印刃口压痕来适应麻花钻不同形状的曲线切削刃。研究了电解时间、电压和电极间隙等参数对刃口钝圆半径的影响。结果表明,采用压痕阴极电解钝化K10硬质合金,比相同条件下毛刷钝化时间缩短42%,钝化半径一致性好,刃口表面的粗糙度值降低1倍。在钻削42CrMo时,电解钝化麻花钻产生的切屑较短,断屑性能优于毛刷钝化钻头;两种钝化钻头产生的轴向力和扭矩相当,而电解钝化钻头的耐用度提高了50%。新的电解钝化设备简单,可广泛适用于车刀、铣刀等其它曲线切削刃刀具的钝化处理。     

Experimental investigation on monitoring interelectrode gap of ECM with six-axis force sensor

To realize on-line monitoring interelectrode gap, six-axis force sensor was embedded into main spindle of machine tool to measure force signals on cathode exerted by electrolyte. The force signals, three forces, and three moments in X, Y, Z directions, respectively, are considered as research parameters. On one hand, the forces exerted on the tool cathode by electrode are measured with six-axis force sensor as electrolyte flow system is activated and electrode is deactivated. On the other hand, the forces are tested when electrolyte flow system and electrode are both activated. Then, the relation between six force components and interelectrode gap are analyzed. Machining experiments using three types of tool, e.g., plane tool, slant tool, and blade tool, have been carried out to deduct experiential equations between six force components and gap according to least squares method. Furthermore, the experimental data with blade tool are put into experiential equation with slant tool to examine validity of measuring gap in ECM. The relation of parameters in equations is analyzed and a conclusion is drawn: in the range of 15% error, machining experiential equation with slant tool can be used to on-line measure the interelectrode gap in ECM.     

基于BP神经网络的大视场成像畸变校正方法

提出了基于BP神经网络的畸变校正方法,实现了在不确知畸变数学模型情况下的高精度校正。应用平行光管法测得900组光点坐标数据作为BP神经网络的训练样本,通过训练得到一个隐含层有6个节点的3层BP神经网络模型,然后使用77组数据检测了该神经网络的校正效果,并与使用相同检测数据的双线性插值方法进行了比较。实验表明,神经网络较插值方法精度高,误差数据分布的规律性好,而且与插值方法相比,它避免了误判区域的问题,便于校正。     

力控法兰的模糊PID恒力控制方法

针对工业机器人进行接触式作业过程中对末端接触力的要求,提出了一种基于力控法兰的末端恒力控制方法。对力控法兰进行了分析建模与参数辨识,设计了模糊控制与比例积分微分(proportion integral derivative,简称PID)控制并行的模糊PID控制器,通过Matlab仿真对纯模糊控制与模糊PID控制效果进行了对比,并研究了模糊PID控制器各参数对控制性能的影响。最后,搭建了基于Labview和外部设备互连(peripheral component interconnect,简称PCI)总线数据采集卡的实验平台,对力控法兰末端输出力进行了实验验证。仿真结果表明,纯模糊控制可提高系统响应性能,但存在一定的稳态误差。加入PID控制与模糊控制并行控制后,仿真与实验证明,阶跃响应的稳态误差消除,正弦跟随效果明显改善,恒力控制输出力在期望力F=10N时波动误差为±0.8N。因此,通过模糊PID控制可实现力控法兰末端的恒力控制,具有较好的动态响应性和跟随鲁棒性。     

Fuzzy logic versus a PID controller for position control of a muscle-like actuated arm

This study compares three different control algorithms for a muscle-like actuated arm developed to replicate motion in two degrees-of-freedom (df): elbow flexion/extension (f/e) and forearm pronation/supination (p/s). Electromyogram (EMG) is employed to help determine the control signal used to actuate the muscle cylinders. Three different types of control strategies were attempted. The first algorithm used fuzzy logic with EMG signals and position error as control inputs (Fuzzy Controller). The second algorithm incorporated moment arm information into the existing fuzzy logic controller (Fuzzy-MA Controller). The third algorithm was a conventional Proportional-Integral-Derivative (PID) controller, which operated solely on position and integration error (PID Controller). Overall, moment arm scaling aided the fuzzy logic control algorithm by improving movement accuracy as determined by relative error and correlation. The PID controller resulted in the most accurate movement tracking after fine tuning the control gains. This study implies that moment arm scaling is an effective tool for improving motion tracking accuracy of the fuzzy controller in the mechanical arm. The study also implies that PID controller can be used as a substitute for the fuzzy based controller once the desired motion is prescribed.     

自适应模糊控制在电液速度伺服系统中的应用研究

基于模糊控制器的一种解析结构，本文利用了将模糊控制器与BP算法相结合的方法。即采用BP算法完善经验规则，构建一种自适应模糊控制系统。同时对BP算法的学习也进行了率模糊调节，以加速收敛。仿真结果表明该控制方法能有效的控制电液速度伺服系统。     

基于电流信号的电解加工间隙在线检测试验研究

为了实时检测加工间隙,以某型航空发动机涡轮转子叶片为研究对象,把电解加工的电流作为研究参数,针对平面、斜面和叶片型面三种阴极进行试验加工,用最小二乘多变元线性拟合法,分别建立平面、斜面阴极加工电流与加工间隙之间的关系式,用叶片型面加工数据对建立的关系式进行检验和修正,得到最终的修正关系式,分析关系式参数的变换关系,得出在±15%的误差范围内关系式可用于在线检测加工间隙的结论。     

基于模糊BP网络的自适应PID控制

针对经典PID控制的参数不能在线调整的缺陷,提出了一种基于模糊BP神经网络的PID控制算法,采用模糊规则自动地调节BP神经网络训练过程的学习参数,利用神经网络较强的学习能力和模糊控制在模型未知或不精确前提下的控制能力,将其应用到PID控制中[1],实现了PID控制参数的在线调整和优化,并对其在非线性离散系统中的应用进行了仿真。实验结果表明该算法性能优良,加快了系统响应速度,减少了超调量,适用于纯滞后非线性系统。