回转类复杂曲面加工的二维自校正控制.pdf

叩一f』 回转类复杂曲面加7-~_-维 自杖正控1白j——刘廷章 赵万华 卢秉恒 回转类复杂曲面加工的二维 自校正控制 ， -／k ．I 刘廷章 赵万 卢秉恒 摘要 针对回转类复杂曲面加I过程的特点，提出二维 自校正控制方 法，以实现其缓变和览变特性 的综合校正 ，针对典型活塞 中凸变椭圆裙面的 车削加I实验，证明末方法可有效提高复杂轮廓加 关键词 曲画 加工精度 白校正 控制 曲面 中国图书资料分类法分类号 TP273 刘廷章 博士 复杂型面一般具有非圆的横向截面和非线性 性，设x(i)为不等距节点。 的纵 向基线，因此其加工具有特殊性—— 目标型 该加工过程具有二维特征。在横向，即同一加 线各特征点在横向纵向都不等距 ，故加工时刀具 工过程中，过程参数主要受各点加工条件的影响， 在各点的切削深度和运动速度有很大差异，运动 而在各加工点上刀具切深、速度以及机械部分非线 方 向也有所改变。此外 ，加工变椭 圆截面引入高频 性环节的状态有很大差异，过程模型参数具有突变 动态运动，而且机械系统本身具有非线性，所以依 特性，因此需对型线上每一特征点独立建模 。在纵 靠数控系统本身很难保证 良好的型面加工精度 向，即不同的加工过程之间，对于 目标型线上某一 自适应控制用于回转类复杂曲面加工过程控 点每次加工都具有相似的运行条件，由于过程参数 制具有局限性。由于其递推算法在估计某一加工 在纵向的主要影响因素是缓慢变化的刀具磨损及 点的重复参数时，并不能充分利用过去加工过程 设备温升，所以该点的模型相对于加工次数具有稳 对应点的相似经验 ，而是依据 同一加工过程前几 定性，模型参数具有缓变特征，可运用该点不同加 点的加工经验去校正模型，所 以必然对每次加工 工过程的数据得到很好的递推辨识。 过程同一点上产生的相同误差无法补偿。此外 ，常 本加工系统采用计算机数字控制，此时只要采 规的 白适应控制方法，在相邻两点之 间必须保持 样周期足够长，各时刻的随机误差采样值就不相 较小的参数修正量，以保证对噪声和扰动的鲁棒 关，因此它可看作是一个独立随机序列，即白噪声 性 ，因此控制器对参数的突变不能作出有效的反 序列。 应[1。基于以上考虑 ，本文提出二维 自校正控制方 不失一般性，设该加工过程中各点受到横 向和 法 ，以提高回转类复杂曲面的加工精度 。 纵向两个方向上的影响，则可建立回转类复杂曲面 加工过程的二维线性差分方程模型 1 二维 自校正控制方法 A．(户一，q ) (，i)一 厶 一 1．1 tn-r过程 的建模 B．(P～，q )“( 一 d】，i— d2)十 () (1) 假设机械加工过程为单输入单输出系统，输 式中．A．(户 ，q )：=l+ Ⅱ1．P + …+a．iP～十 入 “为刀具相对工件的径向切深控制量 ，输出Y 口．q + … + n ．q一 ；B，(户一 ，q叫 )一 b + 6“P叫 为加工出工件型 + … +6．P～+ 6q + … + 6删lq一； 线的测量值。设要 、 为模型的二维阶次；i—l，2，…，Ⅳ 为工件型 加工的 目标型线