多工位薄板装配偏差流传递的状态空间模型

借鉴控制理论中的状态空间方法,研究多工位薄板装配过程中偏差流传递、变换和累积关系的状态空间模型.以零件偏差为状态矢量,夹具偏差为控制矢量,研究夹具偏差和零件偏差之间的对应关系以及零件在工位间转换过程中的重定位偏差,建立多工位装配过程偏差流传递的状态方程;以零件测量偏差为输出矢量,建立表征测点位置和数量的输出方程.最后通过实际零件的装配过程说明该模型的应用方法.     

基于偏差流的多工位装配顺序优化研究

在偏差流理论基础上,提出装配顺序矩阵,它包含大量的过程工艺信息.对多工位装配过程工艺信息数学矩阵化处理,可以方便、快速地对多工位装配过程建立状态空间模型.在设计装配路线阶段,通过改变装配顺序矩阵代表不同的装配路线,对各种装配路线进行状态空间建模和仿真,实现装配路线的最优设计.     

基于敏感度分析的制造系统工位设计布置评价

针对制造过程中产品特征和控制特征偏差沿工位不断传递和累积影响了最终产品质量,提出基于敏感度分析的多工位制造系统工位设计布置评价方法。将工位参数代替时间参数,对多工位制造系统进行状态空间建模,建立了关键控制特征点的偏差传递和累积以及对关键产品特征点影响的系统化模型。提出三级层次敏感度指标(元件级/工位级/系统级),全面描述关键特征点的相互影响和不同的工位设计布置对偏差传递的作用。根据敏感度分析计算结果,提出了设计评价改进流程,以选择最优的系统设计方案,识别关键工位及确定单个最大的元件级偏差源。通过实例验证了评价指标和分析方法的有效性和可行性。     

基于敏感度分析的多工位薄板装配过程测点优化设计

提出了一种多工位薄板装配过程测点优化设计方法。该方法利用薄板装配偏差流传递的状态空间模型确定优化设计的目标函数,采用遗传算法实现测点在多工位间坐标位置的优化设计。装配过程实验表明,该优化方法显著提高了测量数据对夹具定位偏差反应的敏感度,有助于在夹具定位偏差产生的早期发现问题,避免因夹具定位偏差引起的产品质量缺陷。     

多工序加工过程的误差传递建模

一个复杂的加工系统通常包括多个工序.当工件在工位问传递时,误差将会在工件上传递并累加.文中采用状态空间模型来描述误差传递.用状态空间模型的矢量理论来计算尺寸偏差的累积.论述了系统建模的推导过程.模型的有效性已经得到验证.这个模型在加工中误差来源的诊断有很大的应用前景.     

一种白车身多工位装配偏差源诊断方法

针对白车身多工位装配偏差源耦合复杂,诊断困难的问题,提出一种新的多工位装配偏差源诊断方法。基于多工位装配偏差流传递的状态空间模型,将连续的装配过程以检测站为节点分解成不同的装配模块;引入"两种质量诊断理论",通过对比分析装配模块的计算机仿真装配偏差和实际装配偏差,获取装配模块"分质量",将偏差源定位到具体模块,降低状态空间模型状态变量维数,实现偏差源的快速诊断。最后通过实例验证了方法的有效性。     

串并联混合式多阶段制造系统产品质量建模与控制

目前的偏差流理论仅仅解决了串行制造系统中单个偏差流问题,为了控制串并联混合式多阶段制造系统中的多个偏差流,在现有的研究成果基础上,定义了零件模型和零件偏差,并利用控制理论和工程知识分析,构建了状态空间模型,给出了系统矩阵。该模型将偏差流理论扩展到了多阶段串并联混合式制造系统中,解决了制造系统中多个偏差流影响产品质量的问题。采用系统降维方法,将状态空间模型化简到了工程实用的层次上,具体加工实例表明,该模型是有效和可行的。     

钣金件多工位装配尺寸误差建模分析与仿真

钣金件装配尺寸精度影响其外观、密封及疲劳强度等性能,故很多高精度钣金件采用多工位装配工艺。在建立钣金件多工位装配尺寸误差传播模型的基础上,详细分析了钣金件完全定位、过定位和释放回弹阶段产生的装配尺寸误差,采用状态空间法建立了多工位钣金件装配尺寸误差模型。最后,用MATLAB和FEM仿真了某飞机壁板样件两工位装配尺寸误差,进一步分析了装配尺寸误差传播规律,减小了钣金件装配尺寸误差。     

基于脆性理论的多状态制造系统可靠性分析

针对传统制造系统可靠性分析方法的不足,将复杂系统脆性理论与多状态制造系统理论相结合,提出一种基于脆性理论的多状态制造系统可靠性分析方法。研究了制造系统多态性的产生机理与脆性激发机理,从加工过程、人员、环境三个方面构建了脆性激发因素集以及三方面因素之间的相互耦合关系,并给出各脆性激发因素风险度、耦合度与脆性度的量化方法;引入状态空间模型,描述了脆性效应作用下多状态制造系统的状态演变过程,在此基础上建立多状态制造系统的状态演变模型;提出一种考虑脆性效应的改进通用生成函数法,分别定义了多状态制造系统及其设备单元的生成函数,对多状态制造系统的工作性能状态与实际稳态可靠度等指标进行了分析。以国内某制造企业的双缸体零件族制造系统为例,证明了所提方法的可用性与有效性。     

面向并行工程多层状态空间理论的研究

根据大系统控制理论,建立了一种面向并行工程的多层状态空间模型,在理论分析的基础上,针对广义制造系统,构造了一个基于网络环境的控制系统,并对有关模块的功能进行了分析,为并行工程的具体实施创造了一种切实可行的集成环境。     

汽车振动系统状态空间模型的研究

利用拉格朗日方程，建立了带非独立悬架的汽车多自由度振动系统的运动微分方程。基于现代控制理论，建立了汽车振动系统的状态空间模型，提出了某车型的一套仿真参数值。通过系统模态分析，计算出该车型振动系统的固有频率与主振型。利用仿真分析与实车的试验方法分析了状态空间模型误差，验证了所提出的模型及其参数值的有效性。研究结果表明，建立的汽车振动系统状态空间模型及析取的参数值是有效的。     

基于状态空间模型的数控机床热误差建模

为了减小机床运行参数变化导致的机床热误差变化对模型预测精度的影响,提出了状态空间建模算法,该算法可根据机床运行参数的变化而自动调整模型,从而使模型对机床运行参数的变化具有良好的自适应性。通过实验比较了模型对机床处于不同条件下的热误差预测精度,并基于状态空间模型在Leaderway V-450型数控机床上进行了平面切削的热误差补偿实验。实验结果表明：与传统热误差建模算法相比较,所提算法的预测精度提高了58.12%,稳健性也得到了有效提升,且实际热误差补偿效果显著。     

基于状态模型的虚拟油泥造型系统交互设备分析

虚拟油泥造型系统能够实现虚拟环境下的自由形态模型制作,使设计师能够自然、高效地设计产品,其交互界面的设计开发是系统实现的基础,而输入输出设备的设计与系统性选择则更为重要。扩展运用交互设备的状态模型,对虚拟油泥造型系统若干交互任务所需的状态以及典型设备的状态转移模型进行了研究,为虚拟油泥造型系统交互设备的设计选配提供了理论基础。     

空间桁架CAD模型的线性骨架提取

空间桁架复杂的结构环境使得利用已有的方法很难实现其环境地图构建,制约着机器人的自主导航。三维CAD模型包含了桁架结构的所有特征信息,提供了比较准确的环境特征。提出通过提取空间桁架CAD模型的有用环境特征信息,使用OPENGL构建其线性骨架模型。首先,由空间桁架结构的三维CAD模型导出SAT格式的交互文件,搜索交互文件从而提取出三维图元的数据并保存;通过对数据进行运算利用OPENGL构建出桁架结构的线性骨架,完成桁架结构全局环境地图构建。该方法能为攀爬机器人路径规划与导航提供理论依据。     

基于状态空间的车辆耦合振动系统分析及优化

以车辆子系统间耦合关系为出发点,基于状态空间理论提出了以子系统耦合系数和相对衰减系数为考察指标的车辆子系统振动传递特性研究方法。采用拉丁超立方设计分析了悬置参数对系统耦合程度的影响,研究了耦合和子系统振动衰减的关系;采用非支配序列遗传算法进行了多目标优化并获取了最优解集,并结合子系统传递函数来验证结果。研究结果表明,以相对衰减系数最小化为目标,综合考虑发动机-底盘和车身-底盘子系统的耦合关系可有效改善车辆平顺性。     

基于状态空间的制造网络输出预测与扰动因素分析

针对复杂多变的制造网络为一随机动态系统,在分析内外扰动因素对制造网络状态影响的基础上,从订单流的角度建立网络中订单概率转移矩阵;定义制造网络中制造单元的状态变量;从系统动态分析的角度选定在制品订单量作为制造网络全局最优控制的反馈状态变量,进而构建制造网络的状态空间动态模型。通过分析扰动因素对订单概率转移矩阵的影响,建立扰动状态转移方程,更新扰动因素作用下的订单概率转移矩阵,简化制造网络状态空间的求解复杂度;从控制论的角度出发,利用建立的状态空间输出方程预测制造网络扰动因素影响下的订单输出量,并采用典型输入信号分析制造单元对扰动因素的动态响应。以某结构件数控加工厂的制造网络为例,验证该模型与扰动分析方法的有效性。     

多工步制造过程的变异流研究进展

总结多工步制造过程中变异流理论相关研究的成果。阐述变异流理论研究的起源,并将该理论的发展过程划分为两个阶段:多种技术的探索和发展阶段;统一理论的形成和完善阶段。基于状态空间模型的变异流理论利用状态空间法,把产品的质量特征和过程参数联系起来,以描述质量特征变异在各个工步中的传递过程,该理论能有效解决复杂多工步制造过程的传感器布局、制造质量诊断、制造过程优化等系统设计和制造监控中的质量控制问题。最后,结合变异流研究发展趋势,指出变异流理论有待解决的四个重要问题。     

Configuration Selection for Reconfigurable Manufacturing Systems by Means of Characteristic State Space

The configuration selection for reconfigurable manufacturing systems(RMS) have been tackled in a number of studies by using analytical or simulation models. The simulation models are usually based on fewer assumptions than the analytical models and therefore are more wildly used in modeling complex RMS. But in the absence of an efficient gradient analysis method of the objective function, it is time-consuming in solving large-scale problems by using a simulation model coupled with a meta-heuristics algorithm. In this paper, a new approach by means of characteristic state space is presented to improve the efficiency of the configuration selection for an RMS. First, a characteristic state equation is set up to represent the input and the output resources of each basic activity in an RMS. A production process model in terms of matrix equations is established by iterating the equations of basic activities according to the resource flows. This model introduces the production process into a characteristic state space for further analysis. Second, the properties of the characteristic state space are presented. On the basis of these properties, the configuration selection in an RMS is considered as a path-planning problem, and the gradient of the objective function is computed. Modified simulated annealing(SA) is also presented, in which neighborhood generation is guided by the gradient to accelerate convergence and reduce the run time of the optimization procedure. Finally, several case studies on the configuration selection for some actual reconfigurable assembly job-shops are presented and compared to the classical SA. The comparison shows relatively positive results. This study provides a more efficient configuration selection approach by using the gradient of the objective function and presents the relevant theories on which it is based.     

基于尺寸变动度的装配序列偏差传递模型及质量评价方法

为了准确有效地评价不同装配序列中累积偏差对产品装配质量的影响,建立基于尺寸变动度的装配序列偏差传递模型及质量评价方法,以尺寸变动度所关注的装配特征为目标特征,在构建的装配特征邻接关系矩阵和几何特征公差关系矩阵基础上自动建立偏差传递模型,根据偏差传递过程求解累积偏差确定尺寸变动度。设计人员可据此获得装配质量最优的装配序列,同时可对零件设计公差进行改进。以人造宝石专用加工机床为例,验证了方法的有效性。