薄壁件銑削振動的預(yù)測控制研究.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)對薄壁件的需求也持續(xù)增加。加工薄壁件時(shí)，通常會選擇對毛坯件直接進(jìn)行高速銑削加工一次成型。在此過程中，不論在理論還是實(shí)踐方面都面臨諸多的問題，銑削振動即為其中一個重要的亟待深入研究的課題。銑削振動產(chǎn)生后，不僅會導(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，銑削振動的控制主要集中在對主軸-刀具和夾具的控制，意圖對二者施加作用力來改變系統(tǒng)的閉環(huán)阻尼和剛度，達(dá)到削弱振動的目的。由于精密加工對主軸、夾具的制造精度要求很高，在采用主軸-刀具或夾具進(jìn)行銑削振動控制時(shí)，如何合理設(shè)計(jì)驅(qū)動器和觀測器反而超過了對銑削振動控制的關(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主動控制平臺利用薄壁零件作為驅(qū)動器的受力部位，方便了控制算法的實(shí)現(xiàn)，可顯著消除振動。
　　銑削過程中薄壁件

3、的振動過程復(fù)雜，尚無精確的理論可描述此過程，需實(shí)驗(yàn)測量建立振動模型。建立模型之后，采用預(yù)測控制作為控制算法進(jìn)行振動控制。預(yù)測控制算法可以通過振動模型對系統(tǒng)未來動力學(xué)進(jìn)行預(yù)測，從而提前動作，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)測控制可以將約束顯示包含在求解控制量的過程中，控制效果更佳。
　　本文在薄壁件銑削振動主動控制平臺上實(shí)現(xiàn)了廣義預(yù)測控制（Generalized Predictive Control,GPC）和基于L