基于盲源信号分离的加工误差分离方法研究

针对当前加工误差分离方法无法分离相近尺度系统误差的缺点,提出了一种基于独立成分分析的加工误差分离方法。建立了各误差源所导致的系统误差和总的系统误差之间的传递模型;根据盲源信号分离相关理论,建立了基于负熵固定点算法的加工误差分离模型,实现了相近尺度的系统加工误差分离,并利用主成分分析法给出了误差源数量确定的方法。以某陀螺仪的某加工面加工误差分离为例对所提出的方法进行了验证,结果表明所提出的误差分离方法可有效实现相近尺度的加工误差分离。针对当前加工误差分离方法无法分离相近尺度系统误差的缺点,提出了一种基于独立成分分析的加工误差分离方法。建立了各误差源所导致的系统误差和总的系统误差之间的传递模型;根据盲源信号分离相关理论,建立了基于负熵固定点算法的加工误差分离模型,实现了相近尺度的系统加工误差分离,并利用主成分分析法给出了误差源数量确定的方法。以某陀螺仪的某加工面加工误差分离为例对所提出的方法进行了验证,结果表明所提出的误差分离方法可有效实现相近尺度的加工误差分离。     

高聚物粘结炸药切削表面的细观形貌与形成机理

炸药件表面形貌是影响其表面性能的重要因素。采用切削加工和显微成像方法,对奥克托今为基的某高聚物粘结炸药的切削表面形貌进行了细观观察和理论分析。结果表明:刀尖划过区域的材料破坏方式主要表现为粘结剂破坏和界面脱粘,并且受到粘结剂流动填充的影响,因而该区域形貌比较平整;刀尖未划过区域的材料断裂方式主要以孪晶分离和穿晶断裂为主,其形貌较为参差不平。     

旋转超声滚压加工中的滚压力与滚压深度及表面形貌研究

通过分析旋转超声滚压加工特点以及加工机理,确定旋转超声滚压加工过程的有效滚压时间,结合赫兹接触理论建立滚压力与滚压深度的关系模型。进行钛合金TC4旋转超声滚压加工实验,利用测力仪采集超声滚压过程中的滚压力,利用白光干涉仪观察加工表面形貌,使用光学显微镜观察垂直于工件表面方向的微观结构,从表面形貌和微观结构的角度分析滚压深度与滚压力的对应关系。实验研究结果表明,旋转超声滚压力与滚压深度存在线性比例关系,且模型预测结果与超声滚压加工试验测试结果吻合。将滚压力与工件表面形貌的关系转化为滚压深度与工件表面形貌的关系,建立滚压深度与工件表面形貌的对应关系,以指导加工参数中合理滚压深度的选择。     

基于径向基函数神经网络的高聚物粘结炸药切削表面粗糙度预测研究

高聚物粘结炸药（PBX）的切削表面质量是影响炸药部件甚至是武器性能的重要因素。通过对PBX炸药切削表面三维轮廓的观察和分析,发现其切削表面形貌由于材料、工艺和工况等多因素作用而产生不确定崩落现象,导致对切削表面进行二维轮廓算术平均偏差与三维轮廓算术平均偏差的计算值最大相差32%. 基于此,综合考虑多因素影响,利用RBF人工神经网络构建了炸药切削表面粗糙度预测模型。通过网络训练和验证表明,该模型基本能够反映PBX炸药切削表面成形的基本规律,并且预测值与实际值误差不超过3%.     

超声椭圆振动车削三维形貌形成研究

为研究椭圆振动车削表面三维几何形貌形成规律及影响因素,采用金属切削理论对椭圆振动切削过程和三维切削模型进行了分析。研究结果发现：切削过程中相邻两转之间不同的相位差特征值对最终表面形貌有着重要的影响;通过已有的试验结果表明,相位差特征值分别为0和0.5时所形成的表面形貌截然不同,与理论分析结果相吻合。     

基于神经网络的薄壁件加工变形预测方法

在薄壁件的切削加工过程中,刀具几何结构是产生工件变形的重要因素之一。刀具单一角度所引起的工件变形规律可以很方便地通过有限元方法获得,但是,若同时考虑刀具多个角度的影响,仅仅利用有限元方法很难揭示多种工况与工件变形之间的关系。为此,针对薄壁件的铣削加工建立了三维有限元分析模型,通过实验数据与仿真值的比较验证有限元分析模型的有效性,以便利用有限元分析模型获取神经网络的训练样本;借助神经网络的非线性映射能力,通过有限的训练样本构建工件变形预测模型;将预测值与相应的有限元仿真值进行比较,结果表明预测误差在3%以内,进一步验证了建立的工件变形预测模型具有合理性。     

微位移机构误差补偿技术研究

采用压电陶瓷微位移驱动器控制刀具进行实时误差补偿的方法提高轴类零件加工精度。借助物理学分析并结合数学建模的方法,建立压电陶瓷微进给系统的迟滞数学模型。通过实验,针对压电陶瓷驱动器的非线性特征,给出了对其控制电压进行校正的方法。减小压电陶瓷的迟滞非线性误差,提高压电陶瓷微位移驱动器的控制精度,有助于实现压电陶瓷驱动器的高精度开环微位移控制。     

大型球面精密磨削的球度判别与误差在位补偿方法研究

提出了一种针对大型球面精密磨削、基于图像识别的球度误差判别和误差在位补偿新方法,主要原理是根据展成法球面磨削原理在球面上形成的磨削迹线形貌特征来判别球面的形状误差。根据球面形状误差,来判别砂轮磨削主轴旋转中心线与球体旋转中心线的几何位置偏差状况,对机床几何误差进行分析和数学建模,在此基础上,提出了展成法球面磨削球度误差的在位补偿方法,并设计了在位补偿装置。实验表明该方法可以有效提高大型球面磨削的形状精度。     

基于误差分离的初始对准方法研究

为满足惯导系统初始对准中精度和快速性的要求,提出了初始对准新方法。深入研究了初始对准的原理;引入了新的姿态误差模式,分析并推导了新的坐标矩阵模型,采用分步处理误差的方法,改善航向角误差大而积累的问题;利用水平姿态角进行递推运算,免除了航向角误差对水平姿态对准的影响,提高了航向姿态对准的精度。最后,建立了基于误差分离的惯导系统仿真平台,通过实验证实了误差分离方法的有效性。     

基于刀具振动模式特征的深孔圆度误差预测方法

依据深孔加工的实际工作特点,提出了以刀具振动信号时频信息为输入特征的加工孔圆度误差预测方法。为了构建刀具振动特征与深孔加工圆度误差之间的映射关系,利用改进的模糊聚类技术,并将其引入到标准线性支持向量机算法中,使得刀具振动模式的模糊输入空间划分问题转化成初始输入空间的初值问题,实现了在规则数较少的情况下,仍具有较好的圆度误差辨识算法、辨识精度及泛化能力。以此为基础,构建了深孔钻削加工孔圆度误差的预测模型,并结合大量的实验数据,验证了提出的加工孔圆度误差预测模型的有效性与可行性。     

滚珠丝杠冷滚打的齿形理论误差研究

丝杠冷滚打加工打破了传统的材料"去除"式加工方法存在的局限,具有高效,节能、节材及产品耐磨性好、使用寿命长等优点。依据微分几何和啮合原理,建立了滚珠丝杠冷滚打过程中齿面啮合模型和理论误差模型,给出了啮合面的接触线函数,揭示了滚珠丝杠冷滚打过程中滚打轮和工件的相对运动关系,为滚打轮的正确设计奠定了基础。通过理论计算与仿真分析,对滚珠丝杠冷滚打的齿形误差和滚珠中心轨迹螺旋线误差进行研究,分析了误差产生的原因并给出了相应的解决方法。利用自行设计的滚打装置进行丝杠冷滚打试验,试验得到的实际加工轮廓线和理论接触线基本重合,对丝杠冷滚打精确成形提供了参考依据。     

摄动落点预测法的快速建模与基于精度最优的分段预测控制法

快速的高精度落点预测是实现高旋弹丸弹道预测修正或制导的关键,基于基准弹道的摄动（PP）预测法能够较好地平衡计算精度与效率。为解决PP预测法难以快速适应环境与目标的问题,结合摄动理论与分步逼近法实现初始发射条件及基准弹道的快速确定,并根据理论简化推导出摄动模型参数计算方法。通过弹道仿真与无控试验验证其可行性,结果表明:该方法可快速完成发射参量计算与摄动预测建模;与修正质点弹道（MPT）预测法相比,弹道前段PP预测法预测精度较优,弹道后段略差。综合PP预测法与MPT预测法计算速度与精度特点,提出结合PP与MPT的分段预测法,经蒙特卡洛仿真,分段预测法的修正效果相较于单一的PP或MPT预测法更优。     

错齿内排屑刀具深孔加工中的刀具振动特性对孔圆度形貌的作用机制

依据错齿内排屑刀具深孔加工的实际特点,构建了受刀具横向振动特性影响的加工孔圆度形貌模型。运用动力学半解析法,在保证刀具系统动态分析精度的前提下,将复杂深孔刀具系统离散为多段具有局部特征的梁单元,其中相邻单元之间满足模态形函数传递矩阵的连续条件。结合Newton-Raphson迭代法,给出了深孔圆度形貌形成轨迹的数学描述,以及深孔刀具动态特性与加工孔圆度形貌之间的关联关系。通过数值算例验证了所提出方法的可行性,同时为实现深孔切削过程加工孔圆度误差的预测与控制奠定了基础。依据错齿内排屑刀具深孔加工的实际特点,构建了受刀具横向振动特性影响的加工孔圆度形貌模型。运用动力学半解析法,在保证刀具系统动态分析精度的前提下,将复杂深孔刀具系统离散为多段具有局部特征的梁单元,其中相邻单元之间满足模态形函数传递矩阵的连续条件。结合Newton-Raphson迭代法,给出了深孔圆度形貌形成轨迹的数学描述,以及深孔刀具动态特性与加工孔圆度形貌之间的关联关系。通过数值算例验证了所提出方法的可行性,同时为实现深孔切削过程加工孔圆度误差的预测与控制奠定了基础。     

潜射导弹初始误差与制导工具误差分离研究

首先分析了发射初始误差对导弹落点偏差的影响机理．然后利用初始误差在发射惯性系中的传递关系得到了初始误差环境函数矩阵．建立了综合考虑初始误差与制导工具误差的完整误差分离模型．并提出了一种分时间段的误差分离方法。此外还讨论了遥外差信息的选取原则。     

基于多体系统理论的精密检测平台空间误差建模与补偿

针对大口径光学元件精密检测平台的工作特点及影响其空间误差的各项几何误差因素,运用多体系统理论,用低序体阵列描述多体系统拓扑结构,建立一种空间误差数学模型。综合应用激光干涉仪、球杆仪和激光位移传感器等仪器设备,提出大口径光学元件精密检测平台各项几何误差和空间误差的测量方法,并对模型中所涉及的各项几何误差进行了系统分析和全面测量,对空间误差进行补偿。误差补偿实验证明所提模型正确有效,将空间误差从补偿前-70.01~22.14 μm降低到补偿后-4.22~5.8 μm,大大提高了精密检测平台的测量精度。     

花键冷滚打成形表层加工硬化研究

依据冷滚打成形原理,分析花键成形表层加工硬化机理,进行冷滚打成形的仿真和花键试件的扫描电镜实验、透射电镜实验和显微硬度实验,得到了花键成形过程中等效应变和温度分布情况;分析花键表层晶粒、位错和花键齿不同部位的硬度沿硬化层深的变化情况,阐明沿层深方向晶粒大小、位错密度和硬度三者之间的关系,揭示了冷滚打工艺参数对加工硬化程度的影响规律。结果表明：冷滚打成形花键表层加工硬化主要受到位错密度影响,分度圆硬化程度最大,齿廓不同部位硬化程度随着工件进给量的增大而上升,随着滚打轮转速的增大而下降。研究结果为揭示20号钢 冷滚打花键成形表层加工硬化行为提供了参考依据。     

基于D-S证据理论的导弹制导控制系统的联合最小二乘支持向量机预测模型

针对导弹制导控制系统电子设备密集、各性能特征参数间相互耦合关联性强、使用传统最小二乘支持向量机（LS-SVM）预测精度不高的问题,通过分析特征参数的时间相关性与空间相关性,对传统LS-SVM进行了改进,并利用D-S证据理论在数据融合中的优势,将传统与改进的LS-SVM进行融合,建立了联合最小二乘支持向量机（ULS-SVM）预测模型。以导弹制导控制系统为例,实现了关键参数预测。结果验证了模型的合理性与有效性。