變胞切割機(jī)的運(yùn)動(dòng)誤差補(bǔ)償策略研究及試驗(yàn)驗(yàn)證.pdf

1、在艦船的制造過(guò)程中，復(fù)雜曲面上開大直徑相貫孔一直是一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)也是制約我國(guó)艦船現(xiàn)代化建設(shè)的一個(gè)重要因素。傳統(tǒng)的人工放樣、手動(dòng)切割、后期打磨的加工工序，不僅加工過(guò)程繁瑣，且加工精度低，已不能滿足現(xiàn)代艦船的制造要求。為此，如何能很好的解決這一問(wèn)題，對(duì)于提高我國(guó)艦船制造質(zhì)量、縮短和世界先進(jìn)水平之間的差距具有重要的意義。
　　本文在大量研究國(guó)內(nèi)外相關(guān)的先進(jìn)加工技術(shù)之后，結(jié)合具體的設(shè)計(jì)要求，提出了一種基于變胞原理的五自由度火焰切割機(jī)方

2、案，并對(duì)切割機(jī)各部分的機(jī)械結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)形式和系統(tǒng)的整體控制方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)，解決了在復(fù)雜曲面上開大直徑相貫孔的變姿態(tài)、變軌跡問(wèn)題。同時(shí)對(duì)切割機(jī)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中多自由度的協(xié)同運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，在分析了各個(gè)自由度負(fù)載情況和綜合考慮了不同同步控制技術(shù)特點(diǎn)后，采用了主從同步控制技術(shù)，達(dá)到了切割機(jī)各種工況下自由度間同步控制的目的。并以切割機(jī)末端閉環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為分析對(duì)象，進(jìn)行了同步控制誤差的對(duì)比分析，驗(yàn)證了主從同步控制在提高同步精度方面的有效性。
　　在變胞切割

3、機(jī)結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對(duì)加工過(guò)程中的數(shù)學(xué)問(wèn)題，進(jìn)行了切割軌跡、切割厚度和自由度間協(xié)同運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)學(xué)分析，及切割機(jī)變胞結(jié)構(gòu)主動(dòng)件間運(yùn)動(dòng)規(guī)律的推導(dǎo)。同時(shí)為了方便誤差建模，對(duì)切割機(jī)加工時(shí)的五種不同狀態(tài)進(jìn)行了構(gòu)態(tài)分析，綜合為三種基本構(gòu)型，直口切割構(gòu)型、坡口切割構(gòu)型和姿態(tài)變換構(gòu)型。并以這三種構(gòu)型為基礎(chǔ)，進(jìn)行了切割機(jī)運(yùn)動(dòng)誤差源的分析，在考慮主要的結(jié)構(gòu)誤差和傳動(dòng)鏈誤差，熱誤差和柔性變形誤差的前提下，運(yùn)用旋量理論，完成了三種構(gòu)型下切割機(jī)運(yùn)動(dòng)誤差的

4、建模。并運(yùn)用Matlab完成了對(duì)直口、下坡口和上坡口誤差的仿真分析，得到了切割機(jī)運(yùn)動(dòng)誤差的理論值。
　　以變胞切割機(jī)的運(yùn)動(dòng)誤差模型為基礎(chǔ)，針對(duì)最小二乘法存在的變量間的多重相關(guān)性和樣本容量小等問(wèn)題，采用偏最小二乘法原理及誤差的前饋補(bǔ)償方式，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)誤差的補(bǔ)償。在簡(jiǎn)單的介紹偏最小二乘法之后，進(jìn)行了切割機(jī)末端點(diǎn)位姿誤差模型的推導(dǎo)，得到了基于偏最小二乘法的誤差補(bǔ)償流程圖，并完成了誤差補(bǔ)償算法的設(shè)計(jì)。最后以下坡口切割為例，用Matlab進(jìn)