【摘要】：橢圓振動輔助精密切削加工中,為了降低壓電遲滯效應(yīng)對橢圓振動運動精度的影響,實現(xiàn)橢圓振動軌跡的高精度控制,本文針對非共振橢圓振動切削裝置直接通過壓電驅(qū)動器輸出位移經(jīng)過結(jié)構(gòu)的傳遞與合成來實現(xiàn)橢圓振動軌跡輸出的工作特點,對基于壓電遲滯模型的非共振橢圓振動切削裝置控制方法進行了研究,建立壓電驅(qū)動器輸入輸出遲滯模型,并用所得模型設(shè)計控制器,實現(xiàn)非共振橢圓振動切削裝置輸出橢圓振動軌跡的精密控制與參數(shù)靈活調(diào)控。論文主要研究內(nèi)容與成果如下:1.建立了非共振橢圓振動切削裝置壓電遲滯模型。根據(jù)一種常見結(jié)構(gòu)形式的非共振橢圓振動切削裝置,分析其軸向壓電疊堆執(zhí)行器表現(xiàn)出來的遲滯率相關(guān)特點,對傳統(tǒng)PI模型進行了改進,采用二次規(guī)劃算法辨識傳統(tǒng)PI模型未知參數(shù),然后采用粒子群算法對動態(tài)改進引入的參數(shù)進行辨識,求解得到了模型結(jié)果。2.設(shè)計了非共振橢圓振動切削裝置的前饋控制方法和復(fù)合控制方法。根據(jù)對非共振橢圓振動切削裝置軸向運動建立的壓電遲滯模型設(shè)計了前饋控制器,并對裝置進行了開環(huán)控制實驗,為了進一步提高非共振橢圓振動切削裝置的運動控制精度,在前饋控制器的基礎(chǔ)上添加PID反饋環(huán)節(jié)構(gòu)建復(fù)合控制方案。3.進行了非共振橢圓振動切削裝置切削凹坑型織構(gòu)形貌仿真建模研究。根據(jù)橢圓振動切削技術(shù)在微織構(gòu)切削加工中的應(yīng)用,對非共振橢圓振動切削裝置切削凹坑型織構(gòu)進行了形貌仿真建模,提取凹坑型織構(gòu)的典型參數(shù),分析非共振橢圓振動切削裝置的振動參數(shù)對織構(gòu)形貌的影響,為控制方法在非共振橢圓振動切削裝置實際加工微織構(gòu)應(yīng)用中提供理論模型參照。4.開展了非共振橢圓振動切削裝置復(fù)合控制下的凹坑型織構(gòu)加工實驗。實驗中裝置以復(fù)合控制方式工作于不同振動參數(shù)下,分別加工出不同形貌參數(shù)的織構(gòu)表面,通過與相應(yīng)的仿真形貌參數(shù)對比表明,非共振橢圓振動切削裝置在復(fù)合控制下具有較高的微織構(gòu)加工精度。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH161
【圖文】：

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文際上由于大位移輸出壓電驅(qū)動器的限制，裝下。由于非共振 EVC 裝置直接通過壓電驅(qū)動形成橢圓運動軌跡，不需激發(fā)裝置復(fù)雜的共振裝置在壓電疊堆執(zhí)行器允許的工作頻率范圍電疊堆執(zhí)行器輸出位移的幅值與相位差可以學(xué)的社本英二（Shamoto）教授在提出橢圓[16]，如圖 1.1 所示。

（a） 圖 1.2 Suzuki.N 等人研制的共總的來說，目前共振型的 EVC 裝置輸出的下的橢圓形刀軌，運動精度低，缺乏柔性，很難置及控制方法逐漸引起學(xué)者們的注意。美國北卡羅來納州立大學(xué)的 T.A.Dow 教授并于 1999 年設(shè)計出非共振型的裝置[21]，如圖 驅(qū)動“T”形刀座實現(xiàn)橢圓振動運動。隨后，實驗，以及電鍍銅表面的微織構(gòu)加工實驗，如構(gòu)的適應(yīng)性問題[22][23]。1 23 41壓電驅(qū)動器1壓電驅(qū)動器2刀柄壓電驅(qū)動器1壓電驅(qū)動器2運動原理圖刀柄冷卻室

驅(qū)動器2壓電驅(qū)動器2壓電驅(qū)動器1預(yù)緊螺栓人設(shè)計的兩種非共振 EVC 裝置壓電疊堆執(zhí)行器驅(qū)動柔性鉸鏈放大結(jié)構(gòu)來獲得橢圓在對裝置的輸出遲滯與耦合測試顯示，裝置的運動關(guān)系，相互耦合量小于 2.9%。隨后 Wu-Le Zhu 等行了頻率 40Hz 的楔形微凹坑切削實驗，如圖 1.5（理論值的對比表明，非共振 EVC 裝置在該控制器高。

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本文編號：2806434