超声磨削系统等效阻抗模型及负载特性研究

利用力电等效理论建立了磨削用超声换能系统的等效阻抗模型,包括各组成部分的材料特性、尺寸及物理参数。推导了系统谐振频率方程,理论计算和实验研究分析了系统谐振频率受负载的影响特性,结果表明谐振频率随负载增大呈下降趋势变化。研究结果为超声磨削负载控制提供了理论基础。     

磨削力的自适应控制

约束适应控制系统用于径向非等刚度回转零件的磨削过程中，并不能提高被磨表面的几何精度。其原因在于，核系统产生的补偿力不符合工件的成圆机理。针对这一问题，本文设计了一个自适应控制系统用于磨削过程中，使补偿力与成圆机理相符。     

基于有限元模拟的穿孔等离子超声电弧焊谐振频率的确定

根据穿孔等离子弧焊特点,首先利用改进型三维锥体热源模型建立准稳态条件下的三维熔池模型;然后在频率15～100kHz的范围内,对低活化马氏体钢（CLAM钢）穿孔等离子超声电弧焊接熔池模态进行分析,计算得到共14阶模态,分布于6个主要频率附近;最后分析了其中五阶模态的响应情况．结果表明,随频率增加,熔池局部的振动变形越来越剧烈,整体差异性增大．利用该方法可实现超声电弧焊接谐振频率的确定,文中也为超声电弧焊工艺优化提供了一定的参考,可缩短超声电弧工艺设计时间,降低研发费用．     

径向切入磨削加工的新程式及其自适应预测最优控制方法

针对径向切入式磨削加工过程（尤其是薄壁工件），提出了一套新的磨削工艺程式；并在充分分析磨削机理的基础上，导出了与之相适应的以最终尺寸精度为目标的自适应预测最优控制算法。仿真与试验结果表明，该方法能较好地实现磨削尺寸精度的在线控制，可在更短的时间内获得理想的加工效果。对于薄壁件的磨削加工其效果尤其显著。     

内圆超声振动磨削装置的设计

本文主要介绍了一种内圆磨床上适用于加工硬脆材料的备件－超声振动磨削装置，并详细地介绍了该装置的设计过程，进一步指出了该装置在未来工的重要性。     

超声辅助磨削专用电源的研制

超声辅助磨削要求超声电源具有稳定的高频输出特性及反应迅速的实时跟踪特性。针对传统超声电源工作频率低、输出功率低、跟踪速度慢等问题,利用STM32F103VET6控制器和直接数字频率合成（direct digital synthesize,DDS）技术,设计并实现专用于超声辅助磨削的具有高频率、高功率和高稳定性的超声电源系统,并采用基于模糊PID（proportion,integral,differential）控制器的频率自动跟踪方法,实现快速准确地频率自动跟踪。使用所设计的超声电源进行电学性能测试及超声辅助磨削加工验证试验,结果表明:所研制的超声辅助磨削专用电源在难加工材料磨削加工中运行良好。      

电动负载模拟器的自适应终端滑模控制

为了更好地测试舵机性能,提高加载系统的鲁棒性和稳定性,实现电动负载模拟器对信号精确跟踪,同时抑制多余力矩,提出高阶非线性自适应终端滑模控制策略,避免了参数变化和扰动对系统的影响。将舵机看作一个扰动输入,确立负载模拟器系统为双输入单输出非线性系统,建立负载模拟器非线性数学模型,并基于此模型提出自适应终端滑模控制策略。利用Lyapunov函数证明闭环系统的渐进稳定性及有限时间收敛特性。并通过Simulink仿真验证了此控制策略的有效性。结果表明:与普通滑模控制相比,自适应终端滑模控制方法跟踪精度更高,对多余力矩也起到了很好的抑制效果。     

外圆纵向磨削自适应控制器

设计了外圆纵向磨削自适应控制器,采用模糊自适应控制策略对磨削过程中的纵向进给量实时进行调整,使得粗磨阶段的磨削功率保持恒定,保证了稳定的功率响应.该控制器已经在改造后的智能磨削系统上进行了实验验证,结果表明该控制器可以对磨削条件的变化实现自适应控制,具有很好的鲁棒性和稳定性.     

IGBT逆变电源串联准谐振频率自动跟踪技术

随着频率降低．IGBT逆变器串联型谐振工作回路的负载特性将从感性特征转变为容性特征。分析了这2种特征下主电路的工作过程,从提高谐振功率以及确保主电路安全可靠的前提出发,谐振回路的频率工作点选在略偏感性的准谐振状态处。由于感应加热过程中存在谐振频率漂移等问题,必须对谐振频率进行自动跟踪．在此提出一种以P89C51RX2单片机和SG3525A来实现额率自动跟踪的新方案。     

面向对象的超声振动内圆磨削柔性数控系统设计与研究

提出了一种面向加工对象的嵌入式超声振动内圆磨削柔性数控系统。采用ARM和DSP进行硬件系统开发,通过对加工工艺参数和超声振动参数的耦合封装,建立加工参数构件库,实现对不同加工对象的柔性参数匹配。该系统对机床控制和超声振动控制功能进行了集成,提高了控制稳定性,增强了系统的柔性。     

打磨机器人控制系统设计与研究

为解决卫生陶瓷行业中的干胚打磨粉尘浓度高,噪声大,工作环境比较恶劣,影响工人的身体健康的问题,设计并开发了一套基于6轴工业机器人的自动打磨系统。通过设计机器人末端的力控法兰打磨机构,基于Labview开发了打磨机器人末端力控法兰的上位机软件,与工业机器人通讯,运用PID控制系统,进行恒力打磨实验,结果表明:打磨机器人可以控制输出相对平稳的接触力,验证了力控法兰设计的可行性,满足了卫生陶瓷打磨对接触力控制的需求。     

外圆磨削模糊控制系统的设计

提出一种基于模糊控制的外圆磨削过程数控系统,该系统利用电磁节流阀和光电编码传感机构,实现了外圆磨床工作台、砂轮架位移以及磨削加工循环的自动控制,在一定程度上提高了普通外圆磨床的应用范围和自动化水平,具有一定的实用价值。     

超声振动系统的数值仿真研究

旋转超声加工是加工硬脆性材料的一种很有效方法,而超声振动系统是其核心和关键。借助ANSYS对超声振动系统的超声换能器、变幅杆进行数值仿真,求出谐振频率、放大系数等重要参数,分析了变幅杆不同的过渡圆弧尺寸和外形结构对超声纵向振动性能参数的影响。     

面向打磨机械臂的自适应阻抗控制算法

传统基于位置的定阻抗控制器进行柔顺控制时,力跟踪性能取决于控制器对环境信息的了解程度,且阻抗参数值需经多次试验确定,一旦环境发生变化需要重新多次试验确定各参数值。为降低环境信息的未知性对力跟踪效果的影响和阻抗参数调节的不便,通过力偏差与机器人终端速度设计自适应补偿器对参考轨迹进行补偿,从而间接调整阻抗参数,提高系统对未知环境的自适应性。仿真试验结果表明：该方法相对定阻抗参数法,20 N期望力下力跟踪稳态误差在5%内,过渡到稳态时间短,能够很好地适应未知环境。     

基于PLC的轴承强化研磨机控制系统设计

针对第一代强化研磨设备安全性能较差、加工效率较低、自动化程度不高等问题,设计基于S7-200smart PLC的轴承强化研磨机控制系统。该系统由输入层、CPU处理层和动作执行层组成,可实现复杂环境下的可靠控制,满足了轴承强化研磨机的功能要求,易于操作、界面友好、效果良好,为轴承套圈沟道强化加工提供了较好的解决方案。     

基于小波变换的超声信号自适应消噪方法研究

超声检测中，特定的缺陷回波信号一般都有一定的相关性，因而可利用自适应噪声抵消来增强缺陷回波信号。针对最小均方（LMS）算法自适应噪声抵消的缺点，提出了基于小波变换的自适应噪声抵消方法，通过Matlab软件将该算法应用于超声缺陷信号的仿真处理。结果表明，该算法大大提高了缺陷回波信号的信噪比，且具有较高的缺陷定位精度和纵向分辨率。     

自适应逆控制及其在电液伺服加载系统中的应用

本文针对液压加载系统及试件的特殊要求，提出了一种自适应逆控制算法，该方法使用实际系统的输入输出信号通过LMS算法调整横向滤波器的权系数实现系统建模，并利用该模型离线训练系统的逆动态作为控制器（逆模型），以克服由于实际系统所受的扰动而可能引起的控制器不收敛，实际控制表明使用该方法系统对期望的加载轨线具有良好的跟踪能力，同时对系统干扰和不确定性具有较强的鲁棒性。     

基于西门子802D SL的数控外圆磨床控制系统设计

针对精密轴类零件的磨削需求,介绍基于SINUMERIK 802D SL的数控外圆磨床控制系统设计,主要阐述了控制系统硬件构成、控制软件结构及作用,简述了一些特有功能的实现方法。