《基於多領域建模的高速高精進給系統匹配最佳化》是依託華中科技大學，由王書亭擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於多領域建模的高速高精進給系統匹配最佳化
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王書亭
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
項目主要目標是提出基於多領域建模的高速高精進給系統匹配最佳化設計的相關理論與方法，為高速高精進給系統設計方案最佳化、性能仿真和驗證評價建立理論基礎。課題將從三個方面展開研究工作：（1）研究高速輕載滾珠絲槓副和直線滾動導軌等可動結合部力熱耦合作用下的物理特性及其表征方法，支持進給系統機械領域的精確建模。（2）研究進給系統時變模態和運行穩定性條件，通過研究自適應陷波濾波補償控制，支持控制領域的精確建模。（3）研究進給系統多領域建模、仿真、匹配和最佳化，實現進給系統多域性統一性能最佳化模型快速構建，實現基於回響面的系統參數匹配最佳化。項目針對高速加工進給系統多領域高精度建模及最佳化問題，提出了較為系統的研究思路，有希望攻克進給系統機、電、控、熱等不同領域子系統集成設計中的關鍵性難題，形成我國高速加工進給系統自主創新設計技術，促進工具機數位化設計技術發展，實現加工速度向高速階段的跨越。
結題摘要
進給系統的速度和定位精度是數控工具機的兩項重要指標，直接關係到加工效率和產品的質量。由於進給伺服系統是集機械、電子、液壓和控制於一體的複雜機電耦合系統，存在著機械慣性、電磁慣性和熱慣性等，其性能不僅取決於機械結構的特性，同時受到控制及伺服系統的制約。本項目重點研究集設計、分析、最佳化和性能評價一體化的進給系統多領域統一建模理論和方法，支持高速高精進給伺服系統的研發。 圍繞滾珠絲槓副和直線滾動導軌等可動結合部在多場強作用下的物理特性及其精確建模進行研究，分析了高速工況下的結合部物理參數、傳動部件的結合部物理參數的識別及其耦合機理。基於Hertz接觸理論，研究了預緊力、陀螺轉矩的影響；研究了中空滾珠絲槓的熱力學態特性，詳細給出了進給系統各個熱源及各表面對流散熱係數的計算方法，研究了轉速、冷卻強度等因素對進給系統力熱耦合分析的影響。 研究進給機構的時變扭轉振動特性，通過自適應陷波濾波補償控制，實現進給位移、速度和加速度的綜合控制，使進給伺服驅動具有高回響、高精度和高穩定性。為了加大伺服系統的控制頻寬，提高進給系統的穩定性,基於滑模控制理論建立了位置、速度、電流三閉環控制的交流永磁同步電機伺服控制系統，並針對滑模控制的抖振問題，設計了一種變增益滑模控制器。 研究了進給系統機、電、液、控、熱等不同領域子系統多學科性能模型建模和最佳化技術，通過不同多領域庫的擴展，實現進給系統多領域統一分析模型快速構建；研究了基於回響面的高效最佳化求解算法，求解多學科最佳化模型。在現有多領域建模與仿真平台MWorks上實現集成，開發了高速高精進給系統多領域統一建模及最佳化原型系統，為進給系統設計方案最佳化、性能仿真和驗證評價提供數位化設計平台，為高速高精進給系統數位化設計提供支持。 課題基本按項目計畫執行，取得了的一些成果，豐富了進給系統的設計理論，對高檔數控工具機數位化設計技術的發展起到了促進作用，基本達到了預期目標。
