精密机床主轴轴承的预紧力控制

 以FL-1000型精密磨床主轴系统为对象,设计了一种精密机床主轴轴承预紧力实时控制系统.根据实际工况,确定该机床的最佳预紧力,对其控制原理和控制算法的设计进行了分析,并以FL-1000型精密磨床主轴系统为例验证了预紧力实时控制的可行性.     

低温推进剂加注流程动态特性仿真

在建立低温真空管路、低温真空阀门、低温真空容器、低温过滤器等单机低温设备仿真模型的基础上,按照实际管路系统布局建立了某低温火箭液氧加注系统三维仿真模型。依据实际低温加注工序和参数,完成了加注全流程动态特性分析和仿真,对加注过程中温度、压力、流量、液位等参数进行了仿真预示。通过与试验数据对比,证明了系统全流程动态特性仿真的可行性和有效性。研究成果可用于低温加注系统方案优化设计、工艺流程设计、故障预案演示等,同时可作为开展低温系统加注过程自动化测试、加注和健康管理的基础。     

机器学习方法的CO2并行压缩系统最优控制

为了研究一种高效的跨临界CO2并行压缩系统的控制方法,本文借助GT-SUITE仿真软件,建立了跨临界CO2并行压缩系统的动态仿真模型,基于仿真得到的系统性能数据集,建立并对比了二阶多项式模型和神经网络模型的系统性能预测模型,并基于神经网络模型开发了跨临界CO2并行压缩系统的模型预测控制器,研究控制器对系统控制稳定性、高效性、实时控制的性能。结果表明：在模型预测控制器作用下,不同制冷工况在150 s内系统能达到稳定运行状态;对比定值控制,采用模型预测控制的系统性能最大提升13.3%;仿真验证了提出的模型预测控制策略对于CO2并行压缩系统实时控制性能优化的可行性,在给定工况下相比对定值控制整体提升性能7.3%。     

听觉诊断设备综合校准实验箱温控系统设计

研究了用于听力诊断设备综合计量校准的实验箱温控系统设计方法.首先对半导体制冷的物理特性和制冷工况进行了分析;进而提出了一种温控系统的设计方案,对温控系统的热负荷进行分析与计算,并给出一种基于半导体制冷器的制冷系统的设计方法;然后对使用的散热器和系统热负荷进行了校核;最后设计了一种基于固态调压模块的热电模块可调直流驱动电路.系统体积小,制冷效率高,既能制冷又能制热,制冷制热能力强,无电磁辐射和音频振动等干扰,具有较高的实用价值.     

西昌西站通风空调系统智能温控策略研究

以西昌西站通风空调系统的温度控制调节策略为例,采用Energy Plus软件建立了三种温控设计模型,将不同的工况组合数据作为机器学习的训练样本,模拟了智能温控策略、全开空调策略以及半开空调策略下,系统在全年运行工况下的水流量、室内温度和能耗变化情况。结果得出：智能温控策略下全年能耗最低,为840108.16kWh,节能率达33.49%,其次是半开空调的温控策略,全开空调温控策略的全年总能耗最高。     

GREATLAB仿真软件在风管送风式空调制冷系统中的设计应用

用GREATLAB仿真软件对1.5HP风管送风式空调制冷系统压缩机、冷凝器、蒸发器、节流毛细管四个主要部件进行仿真模拟设计,代入到整个制冷系统的动态仿真模块进行仿真计算得出名义制冷工况下空调机组制冷量、功率、吸气温度、排气温度、吸气压力、排气压力等参数,并进行实验验证,得出名义工况下制冷量与仿真计算制冷量误差在5%以内。结果表明:GREATLAB仿真软件能够用于指导商用一拖一空调系统的设计,可作为开发和优化商用空调系统的有效工具。     

车用热泵空调系统制热工况车内冷凝器温度控制策略研究

对热泵空调系统制热工况下的性能进行了研究,基于热泵空调系统制热工况与制冷工况的差异性,提出制热时以车内冷凝器温度作为目标温度的控制策略。基于Simcenter Amesim搭建了热泵空调系统制热循环模型,利用Simulink建立了控制策略仿真模型,并联合仿真对比研究了以车内冷凝器温度和车内传感器温度分别作为目标温度时的系统性能。与控制车内传感器温度相比,以车内冷凝器温度作为目标温度时,前600 s系统COP高出5%以上,车内温度调节时间较长,舒适性较差。     

精密机床的模糊PID主动隔振系统研究

针对外界振动影响精密机床加工精度的问题,在二级隔振系统的基础上,采用超磁致伸缩作动器作为执行机构,建立系统的动力学模型。根据精密机床的加工工况复杂多变的特点,提出采用模糊PID控制方法对机床的振动干扰进行主动控制。通过MATLAB/Simulink搭建隔振系统的仿真模型,分析比较被动隔振、采用PID控制和引入模糊PID控制时的隔振效果。仿真结果表明,模糊PID主动隔振系统具有更好的隔振效果,其相对被动隔振的稳定时间短,对低频干扰信号的隔离效果好;相对PID控制对系统参数变化的适应性强。     

动静压轴承支承电主轴服役精度保持用磁力减载研究

为了保持动静压轴承支承电主轴的服役精度,提出采用电磁力消减静动态加工力的方案并研制了一套磁力减载系统。以磨床为例,建立电主轴系统的动力学模型,获取了载荷与轴端位移的关系;估算了磨削加工时产生的静态和动态加工力,提出了服役精度保持的静/动载荷需求;设计并建造了磁力减载系统,包括结构和测控两个模块;其中,结构模块特色在于磁力减载组件配备有万向支撑方案,测控模块支持开环和闭环两种控制策略;设计专项试验验证了减载系统的性能。研究结果表明:不转时减载组件可实现约35 N静载和28 N幅值谐波动载功能,初步证明采用电磁技术消减机床加工力是可行的。针对引入减载装置的电主轴系统,采用人工调节电流的开环控制策略更有效。     

基于COM组件的螺旋锥齿轮仿真系统实现方案

通过对机床仿真系统的模块化分析,提出了COM（Component Object Model）组件模式实现螺旋锥齿轮数控仿真系统的开发,用以在通用环境下快速地开发出高效可用的机床加工仿真系统。对不同语言环境下开发模块的整合和数据交换,共享作了分析。针对机床仿真加工的模块特征对模块的实现环境及外部接口均作了描述说明。最后,以5轴联动数控螺旋锥齿轮加工机床仿真系统的实现为例,验证了本文对机床仿真系统在多环境下通过COM组件技术实现的开发模式。     

基于ARM的包装袋成型机嵌入式控制系统设计

目的为提高包装袋成型机的控制精度、实时性、系统集成度,基于ARM微控制器设计一种嵌入式控制系统。方法详细论述包装袋成型机的工作原理,通过送料、牵引、热封、分切等工序,将包装薄膜制成包装袋。给出硬件设计方法,包括控制器、传感器模块、电动执行模块等。同时讨论伺服电机升降速控制算法和张力浮动辊控制算法,基于u C/OS-II给出软件设计方法。结果该控制系统具有集成度高、实时性好、开发成本不高等优点。结论该控制系统能够满足包装袋成型机的工艺要求和控制需求。     

基于模糊内模-PID的包装机热封切刀温度控制

目的 包装机热封切刀温度控制系统存在非线性、大滞后性等特点,传统PID控制的效果也越来越无法满足工艺生产的要求,为了提高包装机热封切刀温度控制的速度和精度,进而提高封口的质量,以提高产品包装效率和品质。方法 在传统的PID控制的基础上,通过结合模糊控制和内模控制理论的先进控制算法,提出模糊内模-PID控制算法的包装机热封切刀温度控制系统。内模控制能够使PID控制器参数进行简化,同时模糊控制的引入能够实现控制器参数的在线调整,将该新型控制算法应用到包装机热封切刀温度控制系统中,并与传统控制进行对比。结果 通过Matlab仿真软件搭建模内模-PID控制的包装机热封切刀温度控制系统仿真平台,仿真结果表明,系统响应速度、精度、超调量、抗扰动能力等比传统控制系统性能更加优良。结论 通过仿真验证了模糊内模-PID控制在热封切刀温度控制系统上的有效性和可行性,能够在温度控制系统中表现出优良的性能指标。     

新型陶瓷快速成型装置数控系统的研究

基于GT400运动控制器的开放式体系结构的数控系统软硬件平台及其关键技术,研究陶瓷零件快速成型设备数控系统对于缩短陶瓷零件的制造周期以及提高企业的生产效率所具有的重要意义.阐述了陶瓷零件快速成型机的新工艺方法和特点,对新型陶瓷零件快速成型机机械系统及其控制要求作了详细分析,着重介绍了陶瓷零件快速成型机控制系统的硬件设计及自顶向下的软件设计.利用Visual C++6.0开发工具和GT系列运动控制器自带的DLL动态链接库开发了操作方便、运行稳定、加工精度高的开放式陶瓷快速成型装置数控系统.控制系统能够很好地满足系统开放性的要求及产品自动化生产的要求,提高了经济效益.     

啤酒罐装机储液缸内液位控制系统设计

目的为了提高产业中啤酒罐装的质量和效率,精准控制储液罐内液位。方法利用双容水箱建立实验数学模型,在PID串级控制和DMC控制等2种算法下仿真,并进行参数整定,对比分析仿真结果。应用OPC技术实现KingACT和组态王数据通信来设计监控界面。结果 DMC控制汲取PID的快速性和串级控制响应快的特点,使得整体具有响应快、稳定性好和超调量小的特性。监控界面可以实时形象地反映控制过程。结论该控制系统控制性能佳,鲁棒性强,且成本较低,可用来提高啤酒罐装机灌装效率。     

气调包装机气体流量控制系统设计

目的为提高气调包装充气过程的稳定性、气体流量控制精度,基于内模滑模原理设计一种气体流量控制器。方法以盒式气调包装机为例,介绍其基本结构和包装流程。针对充气过程的非线性和滞后性,提出一种内模滑模控制系统。该控制系统包括:控制模块、流量监测模块和执行模块。在滑模控制的基础上,引入预估补偿模型可消除纯滞后导致的时间延迟,并给出改进的滑模控制方程和滑模面。最后,进行实验研究。结果实验结果表明,与滑模控制相比,内模滑模控制进行气体流量控制所需调节时间只需1～3 s,缩减幅度达到90%以上,没有超调量;实际控制精度可以达到±0.8 mL/min。结论内模滑模控制的响应速度更快、控制精度更高,对气体流量控制效果比较理想。     

考虑结构热变形的机床进给系统热误差研究

为系统研究精密机床进给系统热误差的形成机理及其影响因素，提出了一种考虑结构热变形的进给系统热误差建模方法。在考虑进给系统内生热源及冷却系统对丝杠螺母副的温升和丝杠热变形作用机制的前提下，同时考虑了进给系统内生热源对精密机床结构大件（床身、立柱、溜板）热态特性的影响规律。通过分析结构热变形引起的进给系统电机座和轴承座相对位置的变化，建立了综合考虑结构大件和丝杠热变形的进给系统热误差模型。以JIG630精密卧式加工中心为例，进行了考虑结构热变形和不考虑结构热变形的进给系统热误差建模与仿真分析，并开展了相应的测试验证实验。结果表明考虑结构热变形的进给系统热误差模型仿真值与实验结果具有更高的一致性。该建模方法对精密机床进给系统热平衡设计、热误差的控制与补偿具有重要参考意义。     

基于虚拟总轴的制袋机多轴同步控制系统设计

目的为了提高制袋产品质量及同步控制精度,实现产品技术升级,设计一种基于虚拟总轴的多轴同步控制系统。方法以三边封制袋机为研究对象,介绍其工艺流程及工作原理,搭建其运动控制系统拓扑结构,基于虚拟总轴同步控制策略,详细分析制袋机多轴同步控制基本原理,设计一种浮辊补偿算法,给出软件设计方法,并通过实际运行采集实验数据进行验证。结果该控制系统可以满足制袋机的运动控制要求,补偿相邻两轴间的同步误差,使得制袋系统两牵引轴间同步误差控制在0.3%左右。结论引入该策略的同步控制系统具有良好的同步性与稳定性,提高了制袋质量、精度和效率,降低次品率,较好地满足了制袋机裁切精度要求。     

Sequential tolerance control in discrete parts manufacturing

The machining of complex parts typically involves a logical and chronological sequence of n operations on m machine tools. Because manufacturing datums cannot always match design datums, some of the design specifications imposed on the part are usually satisfied by distinct subsets of the n operations prescribed in the process plan. Conventional tolerance control specifies a fixed set point for each operation and permissible variation about this set point to insure compliance with the specifications. This approach is inadequate for complex, low volume, highvalue added parts such as those found in the aircraft, nuclear, or precision instrument manufacturing industry. This paper introduces the concept of Sequential Tolerance Control, an approach that uses real-time measurement information at the completion of stage j to exploit available space inside a dynamic feasible zone and reposition the set point for operations j + 1 to n. The procedure is repeated at appropriate locations along the n operations so as to optimize the production of an acceptable part.     

基于PLC的全自动给袋式包装机称量控制系统研究

目的 针对给袋式包装机称量控制系统中由于物料与电磁振动给料机的振动存在一定非线性与时变性的缺点,提出一种基于PLC的模糊PID称量控制系统。方法 基于PLC的特点设计一种基于PLC的模糊PID控制方法,将称量误差与误差变化率作为系统的输入,采用西门子S7-200系列PLC对称量系统模糊PID控制策略的实现进行分析设计,实现对PID 3个参数的实时改变;基于Matlab对控制系统进行仿真分析,并通过联机运行以验证控制效果。结果 给袋式包装机称量系统的计量偏差不超过0.5%,且仿真结果表明模糊PID较传统PID的控制效果更好。结论 基于PLC的包装机称量系统模糊PID控制系统实际控制稳定,具有很强的鲁棒性,提高了包装机称量过程的稳定性和称量精度,其精度控制为0.5%左右。     

基于模糊分数阶PID的啤酒灌装机贮液缸内液位控制

目的 贮液缸内液位的变化对啤酒灌装机的正常工作以及产品质量和生产效率等有重要影响,传统的PID控制很难准确控制贮液缸内的液位,为提高啤酒灌装机的工作效率和啤酒的质量等,需对贮液缸内液位进行精准控制。方法 根据分数阶微积分理论的知识,提出分数阶PID控制,该控制方法将传统的PID控制推广到分数阶领域中,利用Oustaloup算法实现传统PID控制由点到面的转变,使控制精度更高。针对分数阶PID控制器参数的调整问题,结合智能控制理论,引入模糊控制算法,提出模糊分数阶PID控制,以实现参数的在线调整,并与传统控制方法进行对比。结果 利用Simulink工具箱搭建模糊分数阶PID控制的啤酒灌装机贮液缸内液位控制系统的仿真平台,与传统控制相比较,模糊分数阶PID控制器能够获得良好的控制性能指标,无论动态指标还是静态指标以及抗干扰能力,都有较大的改善。结论 采用文中提出的方法能够明显提高液缸内液位的精准控制精度,提高啤酒灌装机的工作效率以及啤酒的质量,满足了工业生产的要求。