正交并联六维力传感器数学模型及参数优化

针对六维力传感器实际应用中所完成的任务不同,提出一种基于工况函数模型的并联结构六维力传感器结构参数优化方法,该方法所得到的优化结果更有利于传感器的受力和测量性能。首先介绍正交并联六维力传感器结构,并进行静力平衡方程求解,然后提出了基于工况函数模型的并联结构六维力传感器参数优化方法,以测力分支量程最小为优化目标,得到满足要求的结构参数及对应的测力分支最小量程。最后对正交并联六维力传感器进行结构参数优化,来验证该优化方法的可行性。     

3维激光切割加工法矢测量系统

为了提高３维激光加工中示教录返编程的精度和效率,本文利用借机测量系统的概念,并采用激光点光源测头和３点测量法,研制了用于现有数控５轴联动激光切割机的法矢测量系统,通过精确测量加工轨迹上型值点的领域信息来实现加工所需信息－法矢的测量。     

多参数科氏力谐振传感器测量数学模型分析

科氏力谐振传感器除能实现对流体质量流量进行精确测量外,还能对流体的密度、温度、体积流量及流体的黏度进行精确测定。该文主要对流体的质量流量、密度和黏度测量的数学模型进行分析,供此类传感器设计和应用时参考。     

Stewart平台式六维力测量装置研究与设计

利用Ｓｔｅｗａｒｔ平台结构特点,开发一种新型的六维力测量装置。根据Ｓｔｅｗａｒｔ平台的静力学关系,建立了六维力测量装置的数学模型。给出了Ｓｔｅｗａｒｔ平台所受的六维力和６个支承腿所受拉压力的关系,并进行了结构设计和测量系统设计。     

基于六维力传感器的机器人动力学参数辨识

采用基座布置六维力传感器的方式进行机器人动力学参数辨识。以递推牛顿-欧拉方程为基础建立机器人动力学模型，给出六维力传感器输出与机器人关节间动力学关系，分离待辨识动力学参数并确定其最小惯性参数集，最终建立基于基座六维力传感器的机器人辨识模型。为了进一步提高辨识精度，采用两层低通滤波算法推导出加速度替代公式和速度滤波算法，减少加速度和速度噪声的影响。最后，以六自由度协作机器人的前2个关节为对象，设计辨识实验，获得两关节的最小动力学参数集。通过结果逆向验算表明，基座布置六维力传感器方式能以较高的精度辨识出机器人动力学参数。     

Stewart平台式六维力测量装置研究与设计

:利用Stewart平台结构特点 ,开发一种新型的六维力测量装置。根据Stewart平台的静力学关系 ,建立了六维力测量装置的数学模型。给出了Stewart平台上平台所受的六维力和 6个支承腿所受拉压力的关系 ,并进行了结构设计和测量系统设计     

双频激光测量系统空气参数实时补偿

通过分析空气参数及激光波长的变化规律，研制了空气参数实时补偿系统。实验表明，测量系统加入空气参数实时补偿后，测量精度得到明显提高。     

激光多普勒干涉仪在机床测量方面的应用

激光多普勒干涉仪简称ＬＤＤＭ (Ｌａ ｓｅｒＤｏｐｐｌｅｒＤｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔＭｅｔｅｒ)是由美国光动公司 (ＯＰＴＯＤＹＮＥＩＮＣ)总裁、激光专家王正平博士于 1985年发明的激光测量仪器 ,在仪器设计及测量方法上拥有十多项专利。该仪器经美国ＮＩＳＴ及中国计量科学研究院的多次检定 ,各项指标均符合有关要求 ,具有良好的性能价格比 ,已广泛应用于数控机床、加工中心、三坐标测量机、测长机的检定与校正工作 ,深受广大用户的好评。1　主要工作原理　　该仪器利用了多普勒原理来进行测量 ,当激光头和靶标反射镜之间产生位移→产…     

并联式六维加速度传感器的参数辨识

针对六维加速度传感器的输入、输出量较多,且其动力学方程的解耦参数难以辨识的问题,提出了“四步法”对并联式六维加速度传感器的25个解耦参数实施分组辨识.设计并加工了基于双曲柄滑块机构的标定平台,为参数辨识提供外部激励;在LabVIEW平台上开发了虚拟仪器,为参数辨识提供软件支持.在静态情况下对预处理后的采集数据求均值得到“零值漂移”,完成第一组参数辨识;将传感器安装在标定平台上做1～2 Hz的纯线性运动,使动力学模型简化成关于“刻度质量比”的线性代数方程,运用最小二乘法完成第二组参数的辨识;做1～2 Hz的纯角运动,将动力学模型简化成关于“陨性质量比”的线性代数方程,完成第三组参数的辨识;做4～5 Hz的纯线性运动,通过关于“刚度质量比”的一维搜索完成第四组参数的辨识.试验结果表明:运用辨识后的参数对六维加速度实施解耦,最大误差为7.479％,比参数辨识前的解耦误差降低了1个数量级.结果验证了基于“四步法”实现并联式六维加速度传感器的参数辨识是有效、可行的.     

结合激光准直的二维转角动态测量系统

为了克服现有二维转角动态测量方法结构复杂、成本昂贵的缺点,提出了结合激光准直的二维转角动态测量方法。首先,根据二维转角测量的关键问题提出基于激光准直的测量方法,采用准直激光作为测量基准,以远端的位置探测器作为检测器件。接着,设计测量系统和各组成模块,根据测量要求对系统中的关键模块进行设计和优化。然后,具体设计系统中的测量算法,完成测量模型建立。最后,在±2°范围内进行实验测试和分析。实验结果表明:系统可动态测量,稳定性好,测量重复性误差为1μrad,X轴非线性误差为1.8%,Y轴非线性误差为1.7%,动态带载响应频率在±0.01°内优于200Hz,基本满足二维转角测量的高精度、高重复性、高稳定性的要求。     

反向传播网络在CNC系统故障诊断中的应用

数控（ＣＮＣ）系统故障是影响ＣＮＣ机床加工精度与效率的重要因素之一，因此，怎样提高故障诊断效率一直是该领域的重点研究内容。本文介绍了反向传播（ＢＰ）神经网络在ＣＮＣ系统故障诊断中的应用，给出了诊断算例。结果表明，ＢＰ网络在数控系统故障诊断方面有着重要的应用价值，为数控机床故障诊断开辟了新途径     

复合伺服驱动压边力控制方法及执行机构设计

基于伺服电机的可控性和六杆机构的变传动比及增力特性,提出了一种复合伺服驱动压边力控制方法。在分析数控伺服驱动压边力控制原理的基础上,根据慢速加载、快速返程的工艺要求,设计了压边力执行机构,并对其进行了系统仿真。采用复合伺服驱动压边力控制方法,使压边装置在产生较大压边力的情况下,仅需较小的电机功率,就可以满足压边过程中的压边力和行程的工艺要求。     

阶梯轴类零件激光在机测量误差补偿研究

轴类零件主要用来传递转矩和承受载荷,常通过数控车床加工而成其精度要求高,可用激光位移传感器对其轮廓信息进行采集,但由于机床存在位置及运动误差等,使得在机测量精度较低。因此为提高测量精度,提出面向阶梯轴类零件激光测量的实时误差补偿算法,并分别对补偿前后台阶测量点云进行模型重构,对比分析其测量误差。对比分析结果验证了补偿算法的有效性。台阶面测量表明,经几何关系修正后,其平面测量误差与三坐标测量结果差值为0.002 mm,证明测量拟合精度高。     

并联六坐标测量机测量模型的研究

建立和求解并联坐标测量机的测量模型是并联机构位置分析的正解问题，是其工作空间、控制算法和测量精度等研究的基础，为降低建立和求解测量模型的难度，设计了演化Stewart平台型的并联六坐标测量机，介绍了其特点，建立了推导测量模型的坐标系，按空间并联机构理论，采用等效机构法获得了测量模型的解析解，利用Matlab语言编制程序求解测量模型，得到了不同初始条件下测量模型的数值解，通过位置反解检验仿真结果，证明了测量模型的正确性。     

基于迁移学习的数控机床节能控制决策方法

为降低机床等待过程的能耗,提出了基于迁移学习的数控机床节能控制决策方法。通过分析机床的节能控制条件,提出了机床等待过程的5种节能控制策略。考虑生产过程数据的多样性与复杂性,建立了融合深度置信网络与迁移学习的机床节能决策方法,电梯零部件制造车间的案例分析表明该方法的机床节能决策误差仅为3.2%,机床等待过程总能耗降低了52.5%。     

DGCMG框架伺服系统摩擦力矩建模及辨识

为了减小强陀螺效应条件下双框架控制力矩陀螺（double gimbal control moment gyroscope,简称DGCMG）框架伺服系统的非线性摩擦力矩对框架伺服系统控制精度的影响,提出了一种对DGCMG框架伺服系统非线性摩擦力矩精确建模和辨识的方法。分析了DGCMG框架伺服系统的动力学方程,在研究内、外框架摩擦力矩随内外框架角速度和陀螺力矩变化规律的基础上,建立了内、外框架摩擦力矩精确的数学模型,并用控制力矩陀螺的实际参数和实验采集数据对摩擦力矩模型参数进行了遗忘因子递推最小二乘法辨识。实验结果验证了所建模型的正确性和辨识结果的准确性,有助于补偿DGCMG框架伺服系统的非线性摩擦力矩,提高框架伺服系统的控制精度。     

基于质量特性与参数隐式函数关系的DEA混合稳健设计模型

利用正交试验和DEA博弈交叉效率模型,研究了质量特性与参数隐式函数关系下的混合稳健设计模型。首先设计质量指标和成本指标,将其作为试验指标对变量(即未知的参数和容差)进行正交试验;然后将每组试验方案看作一个决策单元,分别将质量指标和成本指标作为DEA博弈交叉效率模型的输出指标、输入指标,构建DEA混合稳健设计模型,评价出质量-成本效率相对最高的组合方案(即最佳参数、容差组合);最后用案例验证了该方法的可行性和有效性。结果表明,该模型能够有效解决质量特性与参数隐式函数关系下的混合稳健设计问题,其工程适用性更为广泛。     

基于能量最小原理的熔化极气体保护电弧焊短路过渡液桥形状动态模型

基于能量最小原理,建立了熔化极气体保护电弧焊(Gas metal arc welding,OMAW)短路过渡液桥形状动态变化的模型.在一定的假设条件下,以电磁力、表面张力、重力共同作用下的液桥某体积元上具有的能量(势能)最小,建立 GMAW 短路过渡液桥形状动态变化的模型,结合焊接回路的动态模型,对液桥形状动态变化进行仿真计算,并在此基础上进一步进行模型的试验验证和模型的误差分析.研究结果表明,建立的GMAW短路过渡液桥形状模型所描述的液桥轮廓动态变化趋势与试验结果比较吻合,实际焊接过程中的液桥形状还受到磁偏吹、焊接运动过程、熔池作用、保护气体流动等的影响,这些影响是造成液桥形状模型误差的主要因素.     

基于PSO自整定PID控制器的柔性臂振动控制

针对压电柔性机械臂运行过程中的弹性振动问题,提出了基于粒子群优化算法（particle swarm optimization,简称PSO）自整定比例积分微分（proportional integral differential,简称PID）控制器参数的柔性臂振动抑制方法。采用标准粒子群优化算法,以时间乘绝对误差积（integrated time and absolute error,简称ITAE）准则为适应度函数,整定PID控制器的3个控制参数K-p,K-i和K-d,并采用Matlab Simulink平台建立双连压电柔性机械臂振动控制仿真模型,研制基于虚拟仪器技术的柔性臂振动控制试验系统。仿真与试验结果表明,采用常规PID控制算法和基于PSO自整定的PID控制算法均能有效地抑制柔性机械臂的弹性振动,但后者的振动抑制效果、鲁棒性与稳定性优于前者。