上海市科委科研计划项目(13160502500)
- 作品数：14 被引量：110H指数：7
- 相关作者：朱坚民李孝茹王健黄春燕何丹丹更多>>
- 相关机构：上海理工大学上海大学更多>>
- 发文基金：上海市科委科研计划项目国家自然科学基金上海市教育委员会创新基金更多>>
- 相关领域：机械工程自动化与计算机技术金属学及工艺一般工业技术更多>>
- 基于刀具振动位移的动态铣削力测量方法被引量：8
- 2014年
- 针对铣削加工中动态铣削力难于测量的问题,提出了一种通过测量铣刀振动位移来确定动态铣削力的方法。该方法首先通过激光测振仪测量铣削加工时铣刀刀杆的振动位移,然后根据测量系统的静态校准结果由该振动位移确定相应的铣削力。针对高速铣削时的铣削力测量失真问题,通过分析刀具系统的动态特性,确定测量系统的传递函数,并采用零极点配置的方法设计了动态补偿环节对测量系统进行动态补偿,以提高测量系统的带宽。在铣削加工中心上进行了铣削加工实验,将本文方法确定的铣削力与三维力传感器测得的铣削力进行了对比。实验结果表明:本文测量方法能准确测量动态铣削力,测量系统的测量带宽可达1 600 Hz,且测量方法简单可靠,易于工程应用。
- 朱坚民王健张统超李孝茹
- 关键词：动态补偿
- 基于神经网络建模的机床滑动结合面动态特性参数识别被引量：10
- 2018年
- 针对机床滑动结合面动态特性参数难以准确确定的问题。以结合面的刚度参数、阻尼参数为优化变量,建立滑动结合面动态特性参数的神经网络模型,结合神经网络模型的计算结果与机床整机实验模态的分析结果,采用布谷鸟优化算法对结合面的刚度与阻尼参数进行优化识别;以自行设计制造的机床滑动结合面实验台上工作台与床身间的滑动导轨结合面为实例进行了建模、实验、参数识别等分析。分析结果表明:该方法是可行的、有效的,参数识别精度高于已有文献研究。
- 朱坚民周亚南何丹丹郑洲洋
- 关键词：神经网络建模
- 基于RCSA与GA的铣刀刀尖点频响函数预测被引量：6
- 2016年
- 基于响应耦合子结构分析法建立了铣刀刀尖点的频响函数预测模型,针对其中主轴—刀柄基座系统频响函数矩阵难以理论计算和实验测试的问题,提出了基于实验模态测试与遗传算法寻优相结合的主轴—刀柄基座系统频响函数矩阵的优化拟合方法。以VMC850E型立式加工中心主轴系统为研究对象,基于上述方法对铣刀刀尖点频响函数进行了预测,并与其实测频响函数进行对比。结果表明：刀尖点的预测频响函数曲线与实测频响函数曲线符合较好,预测频响函数的固有频率与实测固有频率在0~4 000Hz范围内的相对误差小于4.37%。
- 李孝茹朱坚民张统超王健
- 关键词：遗传算法
- 气动肌腱驱动的拮抗式仿生关节位置/刚度控制被引量：13
- 2017年
- 仿生关节是四足仿生机器人实现灵活跳跃、奔跑等高速复杂运动的基本要素。针对现有气动肌腱驱动的仿生关节难以实现设定刚度下的高精度位置控制问题,提出一种基于模糊神经网络补偿控制的拮抗式仿生关节位置/刚度控制新方法。建立关节位置/刚度解算模型,根据关节驱动力矩及设定刚度计算气动肌腱的理论充气压力;建立关节输出刚度计算模型,根据关节输出位置及气动肌腱的实际充气压力计算仿生关节的实际输出刚度;采用由模糊神经网络补偿控制器、PID控制器和模糊神经网络辨识器构成的模糊神经网络补偿控制结构实现对仿生关节的高精度位置控制。以FESTO公司MAS型气动肌腱驱动的拮抗式仿生关节为控制对象,进行关节位置/刚度控制的试验研究,对比PID控制和模糊神经网络补偿控制的位置控制精度,探究仿生关节刚度的动态响应。试验结果表明:模糊神经网络补偿控制方法的位置控制精度显著优于PID控制方法,位置控制精度由3°提高到0.6°;同时两种控制方法均能较好地跟随关节设定刚度,刚度跟踪精度均在1 N?m/rad内。
- 朱坚民黄春燕雷静桃齐北川
- 关键词：气动肌腱试验验证
- 基于铣刀精确建模的刀尖点频响函数预测方法被引量：5
- 2016年
- 为准确地获取铣刀刀尖点频响函数,提出一种基于铣刀精确建模的刀尖点频响函数的预测方法。该方法基于RCSA理论和Timoshenko梁理论,将机床-主轴-刀柄-刀具系统划分为机床-主轴-刀柄-部分刀杆和剩余铣刀两个部分,并将剩余铣刀细分为剩余刀杆、过渡段以及多段刀齿。将铣刀分为对称型铣刀和非对称型铣刀两类,并针对每类铣刀各部分分别进行精确建模。以多把2刃和4刃铣刀为研究对象,进行实验测试,比较本文方法、等效质量法预测的铣刀刀尖点频响函数与实测刀尖点频响函数之间的差异,分析结果表明:该方法比等效质量法具有更高的预测精度,所预测频响函数的固有频率与实测频响函数固有频率的相对误差在5%以内。
- 朱坚民何丹丹张统超
- 基于结合部刚度特性的滚珠丝杠进给系统动态特性分析被引量：42
- 2015年
- 滚珠丝杠进给系统的动态特性对数控机床的定位精度、加工性能和振动等特性具有重要影响。针对滚珠丝杠进给系统理论建模中结合部刚度难以确定的问题,以自行设计制造的滚珠丝杠进给系统为研究对象,基于吉村允效法计算进给系统固定结合部的刚度;根据滚珠丝杠副、滚动导轨副和轴承结合部的共同特点,提出基于Hertz接触理论的进给系统滚动结合部刚度计算方法,建立进给系统的有限元模型。在此基础之上,对进给系统进行理论和试验模态分析,通过模态振型和固有频率的对比验证了有限元模型和滚动结合部刚度计算方法的正确性。根据所建立的有限元模型,着重分析工作台的质量和位置、滚珠丝杠副的刚度、滚动导轨副的刚度和轴承的刚度等参数对进给系统动态特性的影响。所提出的方法为机床滚动结合部刚度的识别提供了参考,研究结论为滚珠丝杠进给系统的改进设计和动态性能优化提供了依据。
- 朱坚民张统超李孝茹
- 关键词：刚度特性HERTZ接触理论动态特性
- 一种改进的基于响应耦合子结构法的刀尖点频响函数预测方法被引量：9
- 2015年
- 针对现有的基于响应耦合子结构法(RCSA)的刀尖点频响函数预测方法需要辨识主轴-刀柄、刀柄-刀具结合面参数以及需要自制刀柄模型等引起的预测误差和预测过程复杂等问题,提出一种改进的基于RCSA的铣刀刀尖点频响函数预测方法。该方法首先改进已有的子结构划分方法,将机床-主轴-刀柄-刀具系统划分为机床-主轴-刀柄-部分刀杆、剩余刀杆和刀齿三个子结构;然后改进主轴-刀柄处转动频响函数的计算方法,通过铣刀的模态锤击实验采用反向RCSA和有限差分法计算机床-主轴-刀柄-部分刀杆结构的转动频响函数,并基于Euler梁模型计算出剩余刀杆、刀齿子结构的频响函数;最后将三个子结构的频响函数耦合确定刀尖点的预测频响函数。以一立式加工中心为研究对象,应用所提出的方法对铣刀刀尖点的频响函数进行了预测,并与其实测频响函数进行对比。对比结果表明:刀尖点的预测频响函数与实测频响函数符合程度较高,其预测、实测前三阶固有频率之间的误差在6.9%以内,所提出的方法可行有效、简单方便,且可直接基于铣刀的模态实验计算主轴-刀柄的频响函数,避免了相关结合面参数的辨识和刀柄模型的制作。
- 朱坚民王健张统超李孝茹
- 关键词：铣刀
- 气动肌腱驱动的关节位置和刚度控制仿真被引量：3
- 2016年
- 针对现有气动肌腱驱动的关节难以实现位置和刚度的高精度控制问题,提出一种基于神经网络补偿控制的关节位置和刚度控制新方法。建立关节系统数学模型及关节位置和刚度解算模型实现关节位置和刚度的同步控制;采用神经网络补偿控制结构实现对关节位置和刚度的高精度控制。以FESTO公司MAS型气动肌腱驱动的关节为控制对象,进行关节位置和刚度控制的仿真研究,对比传统PID控制和神经网络补偿控制的控制精度。仿真结果表明神经网络补偿控制方法的关节位置和刚度控制精度均显著优于传统PID控制方法,正弦波、方波位置控制精度分别由0.75°,2.72°提高到0.01°,0.99°,恒定、正弦、阶梯刚度控制精度分别由0.25,1.53,1.19 Nm/rad提高到0.03,0.08,0.12 Nm/rad。
- 朱坚民黄春燕雷静桃齐北川
- 关键词：气动肌腱关节仿真验证
- 基于前馈神经网络控制的球杆系统位置控制被引量：7
- 2017年
- 针对现有球杆系统位置控制精度不高的问题,提出了一种基于前馈神经网络控制的球杆位置控制新方法,该方法控制结构由前馈神经网络控制器、PID控制器以及神经网络辨识器组成。实时控制时首先由神经网络辨识器建立球杆系统的动态逆模型,其更新后的网络参数动态复制给前馈神经网络控制器,再经前馈神经网络控制器运算输出控制量,与PID控制输出叠加后对球杆系统实施控制。以固高GBB1004球杆系统为被控对象进行实验研究。实验结果表明:在反复调整PID控制参数使小球位置控制系统稳定且控制效果较好的前提下,前馈神经网络控制能够进一步提高系统的控制精度,具有更好的动态性能和较高的稳态控制精度。
- 朱坚民谢平黄春燕齐北川
- 关键词：球杆系统位置控制PID控制硬件在环
- 基于RCSA的深孔内圆磨床主轴端点频响函数预测被引量：1
- 2015年
- 基于响应耦合子结构分析法预测了深孔内圆磨床主轴端点的频响函数。首先对磨床主轴进行子结构划分,计算各子结构自由状态下的频响函数矩阵,然后顺序刚性耦合各子结构的频响函数矩阵,对轴承支撑点使用结构修改法修改轴承约束下的已耦合子结构频响函数矩阵,直至耦合到最后一个子结构,得到主轴端点的频响函数。以某深孔内圆磨床为研究对象,分别基于该方法和有限元法,对其主轴端点的频响函数进行预测,并对其进行实验测试。实验及分析结果表明:该方法预测精度高于有限元分析方法预测精度、计算速度快,便于深孔内圆磨床主轴系统的结构优化。
- 李孝茹朱坚民张统超王健
