薄壁件銑削振動(dòng)的預(yù)測(cè)控制研究.pdf

1、薄壁件因其具有重量輕、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大等特點(diǎn)，在航空航天、能源和運(yùn)載等關(guān)乎國(guó)計(jì)民生的領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。隨著科技的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)水平的提升，各行各業(yè)對(duì)薄壁件的需求也持續(xù)增加。加工薄壁件時(shí)，通常會(huì)選擇對(duì)毛坯件直接進(jìn)行高速銑削加工一次成型。在此過(guò)程中，不論在理論還是實(shí)踐方面都面臨諸多的問(wèn)題，銑削振動(dòng)即為其中一個(gè)重要的亟待深入研究的課題。銑削振動(dòng)產(chǎn)生后，不僅會(huì)導(dǎo)致工件加工質(zhì)量不滿足要求重新加工而降低生產(chǎn)率，而且還會(huì)磨損刀具，甚至產(chǎn)生噪聲損害操作者的健康

2、。
　　目前，銑削振動(dòng)的控制主要集中在對(duì)主軸-刀具和夾具的控制，意圖對(duì)二者施加作用力來(lái)改變系統(tǒng)的閉環(huán)阻尼和剛度，達(dá)到削弱振動(dòng)的目的。由于精密加工對(duì)主軸、夾具的制造精度要求很高，在采用主軸-刀具或夾具進(jìn)行銑削振動(dòng)控制時(shí)，如何合理設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)器和觀測(cè)器反而超過(guò)了對(duì)銑削振動(dòng)控制的關(guān)注，成為了一項(xiàng)更為緊要的任務(wù)。而本文介紹的銑削振動(dòng)主動(dòng)控制平臺(tái)利用薄壁零件作為驅(qū)動(dòng)器的受力部位，方便了控制算法的實(shí)現(xiàn)，可顯著消除振動(dòng)。
　　銑削過(guò)程中薄壁件

3、的振動(dòng)過(guò)程復(fù)雜，尚無(wú)精確的理論可描述此過(guò)程，需實(shí)驗(yàn)測(cè)量建立振動(dòng)模型。建立模型之后，采用預(yù)測(cè)控制作為控制算法進(jìn)行振動(dòng)控制。預(yù)測(cè)控制算法可以通過(guò)振動(dòng)模型對(duì)系統(tǒng)未來(lái)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而提前動(dòng)作，更快達(dá)到設(shè)定值；另外，執(zhí)行機(jī)構(gòu)皆有物理約束，而預(yù)測(cè)控制可以將約束顯示包含在求解控制量的過(guò)程中，控制效果更佳。
　　本文在薄壁件銑削振動(dòng)主動(dòng)控制平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了廣義預(yù)測(cè)控制（Generalized Predictive Control,GPC）和基于L