基于智能控制策略的切削顫振抑制研究.pdf

1、切削顫振是機械加工過程中機床、工件和刀具之間發(fā)生的一種強烈的相對振動，是一種復雜的動態(tài)不穩(wěn)定現象。在機械加工中，切削顫振不僅影響工件的加工精度，降低加工效率，還會導致機床部件和刀具的損壞，產生噪聲，污染環(huán)境。特別是高速高精加工過程中，顫振具有很大的危害，必須加以抑制。
　　 被動控制是傳統(tǒng)的機床切削顫振控制方法，近三十年借助于現代控制理論以及新型傳感器、先進信號處理技術的進步，發(fā)展形成了利用主動或半主動執(zhí)行器來抑制切削顫振的方法

2、。目前國內外對切削顫振的主動和半主動控制技術的研究已經取得了一定的成績。
　　 本文的主要工作是研究集中質量系統(tǒng)和連續(xù)分布質量系統(tǒng)的切削顫振模型，以及應用壓電智能材料并結合BP神經網絡PID控制對顫振進行主動抑制的方法。
　　 首先從切削顫振的發(fā)生機理以及集中質量系統(tǒng)的切削顫振運動微分方程出發(fā)，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性條件進行了分析，討論了極限切削寬度與切削穩(wěn)定性之間的密切關系，以及系統(tǒng)各種動力學參數對顫振穩(wěn)定性的影響，以作為消除

3、和減弱顫振的理論基礎。同時利用MATLAB/SIMULINK對切削顫振進行了時域仿真，表明了理論分析結論的正確性。進一步推導了最小極限切削寬度的計算公式。
　　 然后考慮到集中參數模型的局限性，以鏜削顫振抑制問題為背景，將鏜桿—鏜刀視為受顫振力激勵的懸臂梁結構，同時將壓電片附加于鏜桿而形成壓電智能梁，以實現對切削顫振的主動抑制;通過將壓電傳感器、作動器方程和懸臂梁的振動微分方程相結合，建立了具有連續(xù)分布質量的壓電智能切削顫振抑制

4、系統(tǒng)動力學模型。進一步討論了應用傳遞矩陣法求解粘貼壓電片的階梯梁的振動模態(tài)問題，以及壓電片的尺寸、位置、數量等對其動態(tài)特性的影響。
　　 最后重點研究了BP神經網絡與經典PID控制相結合的智能控制策略，通過對該策略的理論解析與推導能夠發(fā)現它繼承了BP神經網絡和經典PID兩者的優(yōu)點，為切削顫振的智能控制提供了新的方法。繼而在MATLAB中分別利用經典PID和BP神經網絡PID對壓電智能切削顫振抑制系統(tǒng)進行控制仿真，分析結果表明，和