数控布带缠绕机主传动系统设计

根据数控布带缠绕机主传动系统的输出要求,考虑主轴恒功率调速范围较小、输出转矩不足等可能出现的问题,采用分段无级变速方案设计其主传动系统。分析缠绕张力、压力阻力矩的影响,由总启动转矩对应的电机功率初选主轴电机;用拟定转速图方法设计主传动系统并使主轴电机工作在较好的功率转矩输出范围内;绘制主轴功率转矩图,通过转速重叠区转速的功率、转矩的比较,合理分配不同转速范围下的挡位选择;设计整体结构布局并绘制出传动系统的三维图,完成数控布带缠绕机主传动系统设计。     

基于混合多项式插值的工业机器人关节运动规划

对于工业机器人速度约束的点到点关节运动规划,三次多项式规划存在角加速度不连续的问题,五次多项式规划方法需要预先设定目标点的角加速度值,容易引起角速度较大波动,3-5-…-5-3混合多项式规划因为五次多项式的存在,同样容易引起角速度较大波动。针对这些问题,提出一种三次多项式与四次多项式混合规划方法,第一段运动规划采用三次多项式插值,其余规划都采用四次多项式插值,在指定中间目标点角速度的同时,确保角加速度的连续性,且无需预先设定角加速度的值,避免角加速度预设定值不合理引起的角速度较大波动。并且为了避免运动规划中出现角速度峰值过大,提出了运动时间的计算方法,并设定2个目标点处较大速度为最大值,使得规划的角速度波动较小。通过算例验证了所提方法的合理性和有效性,与其他2种规划方法进行比较,有效解决了速度约束的点到点关节运动规划存在的问题,有利于提升工业机器人的工作性能和使用寿命。     

数控布带缠绕机的设计与开发

首先分析了缠绕机的工作方式、缠绕工艺及影响缠绕制品质量的关键因素。详细地介绍了一种新型数控布带缠绕机的结构、组成及实现方式。并对机床本体、ＣＮＣ数控系统、工业控制机系统和加工制冷四大部分的功能及工作原理作了介绍。同时，对影响缠绕制品致密性的关键物理参数－布带张力的控制及检测，作了较为详细的探讨。     

整体叶盘高效强力铣集成制造单元的精度补偿控制

针对非线性摩擦对整体叶盘高效强力铣集成制造单元定位精度的影响,提出一种基于模糊切换增益调节的滑模控制方法.通过事先给定系统的期望运动轨迹,设计出滑模控制的切换函数,以保证系统的初始状态在滑模面内.采用模糊推理系统,根据滑模到达条件对切换增益进行动态调整,并利用切换增益消除干扰项,从而消除抖振.仿真分析和实验结果均表明,基于模糊切换增益调节的滑模控制具有控制精度高、鲁棒性强、抑制干扰能力强等优点,能够提高叶片型面尺寸精度和表面一致性,降低表面粗糙度,减小残余应力并提高加工效率.     

航空发动机叶片砂带抛光力控制技术

基于制造集成化对航空发动机叶片的抛光要求,针对叶片抛光过程中抛光力的非线性和时变性难以控制等问题,提出一种建立抛光力控制系统数学模型并进行模糊比例-积分-微分控制的方法。研制了砂带抛光施力和运动机构,以气缸和比例阀为主要研究对象,建立抛光力控制系统的数学模型,结合模糊比例-积分-微分控制原理,设计了自适应模糊比例-积分-微分控制器。对抛光力控制系统进行系统仿真与实验验证,结果表明,所采用的模糊比例-积分-微分控制系统具有快速响应性和较强的鲁棒性,可以满足叶片抛光过程中抛光力的控制要求。     

平面复杂曲线轮廓度误差评定和判别

总结了平面曲线轮廓度误差的测量方法和评定准则,提出了平面曲线轮廓度误差最小区域几何判定准则。给出了平面曲线轮廓度误差评定的数学模型及其计算方法,通过对测量曲线特征点的平移、旋转及最大误差方向移动完成粗配准,进而用坐标轮换法按最小条件原则实现平面曲线的精匹配以消除测量时的定位误差。最后通过实例证明几何准则的正确性和计算方法的可行性。     

基于SP-MCTS算法的混合流水车间机器人调度

针对混合流水车间存在并行设备、物料机器人和设备约束等导致调度过程复杂化的问题,提出融合标准差的选择策略、单分支扩展和启发式规则模拟的改进型SP-MCTS算法。该算法将混合流水车间机器人调度问题转化成搜索车间状态演变用时最短的分支路径问题,并利用马尔科夫决策过程建立混合流水车间机器人调度问题的动态模型。优化过程中,运用选择策略评估各分支收益,选择高潜力分支进行探索,并扩展多次遍历的分支节点,最后以启发式规则模拟探索,获取调度解集。另外,搜索中通过剪枝法缩小搜索宽度,单分支扩展法避免多次同路径探索,有效利用计算资源;最后,采用基准算例进行算法测试,验证了所提算法在多工序、多设备的混合流水车间调度问题求解方面的优越性。     

基于数字PID控制的智能纠偏系统设计

构建了控制布带跑偏量的智能纠偏系统,分析了布带跑偏的原因。针对缠绕工艺对布带跑偏量的要求,提出了布带纠偏方案及一套完整的布带纠偏系统,在此基础上建立了该系统的数学模型。对布带跑偏量检测系统及纠偏驱动机构的关键部件及结构形式进行了详细的探讨,采用数字PID增量型算法对布带跑偏量进行了控制仿真,结果表明,该系统实现了布带的自动纠偏功能,提高了自动化水平。     

智能型太阳能跟踪系统设计与实现

在主动式跟踪太阳能热发电系统中,要求计算太阳位置以实现跟踪,提高发电效率。对于开环控制的太阳能跟踪系统,太阳位置的计算精度尤为重要。采用水平-俯仰双轴坐标系统,利用32位ARM (advanced RISC machine)公司的嵌入式微处理器,以步进电机作为执行机构,提出了基于程控跟踪和光电跟踪相结合的复合跟踪方式,并采用基于J2000.0为基准历元的太阳位置计算系统,减小了计算误差,提高了跟踪精度。该跟踪装置是一种能根据不同地理位置和时间自动计算太阳运行参数,通过光电检测构成反馈回路,实现在不同环境下自动跟踪的智能型跟踪装置。     

砂布页轮柔性抛光表面微观形貌建模与预测

柔性抛光技术广泛应用于航空发动机整体叶盘叶片的精密加工。系统深入研究柔性抛光过程,了解抛光加工表面微观形貌生成的内涵,成为柔性抛光加工技术的重要研究内容之一。以砂布页轮为柔性磨具,通过空间几何坐标变换建立了砂布页轮表面磨粒的空间运动学模型及磨粒-工件几何学干涉模型,并研究了砂布页轮柔性变形对工件表面磨粒运动轨迹的影响。基于磨具表面形貌模型,利用MATLAB软件进行砂布页轮柔性抛光表面微观形貌生成过程仿真,并得到不同工艺参数下工件表面三维形貌及其影响规律,抛光实验结果验证了该仿真算法的正确性和有效性。