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《北京工业大学》 2009年
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基于多学科设计优化理论的数控机床综合误差补偿的并行算法

陈文  
【摘要】: 大量研究结果证明高精度机床的各种误差源中,热变形误差以及几何误差占据着绝大部分,且热变形误差(约占总误差的45%)[1]已成为高精密数控机床的最大误差源,这说明对于数控机床误差补偿仅仅停留在几何误差补偿阶段是远远不够的,还应将热误差考虑进去,对数控机床实行综合误差补偿。几何误差和热误差虽然可以在设计和制造中通过机床本身结构的改进来降低。但是在很多情况下,由于受到种种条件的限制,不能仅通过生产和设计技术来降低机床误差。综上所述综合误差补偿技术作为一种提高机床加工精度的有效和经济的手段得到了广泛的重视。而本文正是以此为契机,对数控机床综合误差补偿的理论和算法进行了系统研究。 首先,利用多学科设计优化理论(MDO)系统分析数控机床这个复杂系统,根据数控机床综合误差补偿这一研究方向将数控机床分为综合误差系统、几何误差子系统、热误差子系统,载荷误差子系统和伺服优化子系统共5个部分。并用分析了MDO中多学科设计优化方法,确定采用多学科协同优化法(CO)作为数控机床综合误差补偿的优化模型。 然后基于多体系统运动学理论,对数控机床机床进行了综合误差补偿建模,并以三坐标数控机床ZK7640为研究对象,描述了其拓扑结构,相邻体变换矩阵,最后建立了ZK7640的综合误差模型,推导出了考虑综合误差和独立考虑几何误差和热误差时ZK7640数控机床刀具轨迹的计算方程,并对ZK7640数控机床的几何误差和热误差的测量与计算方法做了分析,得出了两者计算值之间的耦合关系。 其次,介绍和分析了遗传学算法的特点,提出了数控机床遗传算法指令搜索,并设定了遗传算法的各个初始条件,实现了遗传算法的精密指令搜索功能。 最后,利用vc++6.0为开发平台,针对实验室的ZK7640三坐标数控机床编写了基于多学科设计优化的数控机床综合误差补偿软件,该软件可以根据用户原始的G代码指令,求解满足用户要求精度的精确G代码指令,并对理想,实际和精确刀具路线进行仿真,来对比综合误差补偿效果。
【学位授予单位】:北京工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TG659

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 周宣征;企业电网短路电流的计算分析及应用研究[D];天津理工大学;2011年
2 王鑫;数控微磨床综合空间误差建模与分析[D];沈阳理工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 刘延明;陆克芬;方崇;;大中型灌区可持续发展综合评价的一种新方法[J];安徽农业科学;2009年27期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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5 韩江洪;王梅芳;马学森;王跃飞;;改进的遗传算法在虚拟企业伙伴选择问题中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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8 王清;宋年年;王佳庆;姚菁;;优化自抗扰控制器在主汽温控制系统中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
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10 姜封国;;基于小生境技术的混合遗传算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 张亚娟;适应性企业战略协同机制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 谭枫;介入式文化算法及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 陆满君;通信辐射源个体识别与参数估计[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 李晚龙;六自由度Stewart平台分散智能控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 董慧群;代建制项目风险预警管理研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
8 许爱德;开关磁阻电机在船舶电力推进中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
9 张进;地震叠前数据的弹性阻抗非线性反演方法研究[D];中国海洋大学;2009年
10 王德才;基于能量分析的地震动输入选择及能量谱研究[D];合肥工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
2 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
3 吴香庭;基于遗传算法的K-means聚类方法的研究[D];山东科技大学;2010年
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9 程慧;基于神经网络的两类问题研究[D];广西师范学院;2010年
10 周宇龙;基于遗传算法的堤防材料动力特性反演分析[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 范晋伟,田越,宋国荣,黄旭东,康存锋;基于14条位移线测量法的数控机床误差参数辨识技术[J];北京工业大学学报;2000年02期
2 粟时平,李圣怡,王贵林;基于多体系统理论的数控机床空间误差建模[J];长沙电力学院学报(自然科学版);2001年04期
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 粟时平;多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
2 张霖;数控微细铣削机床系统构建及性能研究[D];南京航空航天大学;2007年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 覃丙川;110kV电网继电保护整定计算专家系统[D];广西大学;2002年
2 罗为;电力系统断路器遮断容量实时校核研究[D];浙江大学;2004年
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9 王婷婷;短路电流实时监视软件的开发及其应用[D];浙江大学;2006年
10 张娜;基于遗传算法的棒材孔型多目标优化[D];燕山大学;2006年
【二级引证文献】
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1 梁屿;;短路故障限流电抗器在220kV变电站的应用[J];科技创新导报;2013年01期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 卜广志,张宇文;使用多学科设计优化方法对鱼雷总体综合设计的建模思路研究[J];兵工学报;2005年02期
2 范晋伟;运用多体系统运动学理论建立数控机床空间误差模型[J];北京工业大学学报;1999年02期
3 范晋伟,田越,宋国荣,黄旭东,康存锋;基于14条位移线测量法的数控机床误差参数辨识技术[J];北京工业大学学报;2000年02期
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6 范晋伟,阎绍泽,刘又午;提高飞行器结构件加工精度的通用误差补偿技术[J];导弹与航天运载技术;1999年03期
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8 粟时平,李圣怡,王贵林;多轴数控机床的通用运动学综合空间误差模型[J];国防科技大学学报;2001年04期
9 程岸,章青,陈明娟,刘丽冰;数控机床在机测量仿真技术[J];河北工业大学学报;1999年05期
10 张志飞,刘又午,刘丽冰,张永丹;基于多体理论的五坐标数控机床的热误差建模[J];河北工业大学学报;2000年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 陈琪锋;飞行器分布式协同进化多学科设计优化方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
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【相似文献】
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5 张敏,赵小惠,王锦;基于遗传算法PID控制器在张力控制中的应用[J];西安工程科技学院学报;2004年02期
6 张宇华,余发山,乔峰,张玉伟,张昊;基于遗传算法的IC自适应系统设计[J];焦作工学院学报(自然科学版);2004年05期
7 蔡慧林;;基于遗传算法的孔系加工路线优化[J];兰州交通大学学报;2006年01期
8 王晓芳;;基于遗传算法的自适应滤波器设计与实例仿真[J];山东轻工业学院学报;2006年02期
9 杨勇;刘敏;李霖;;基于遗传算法的Kriging空间分析及其在矿业中的应用[J];矿业研究与开发;2006年03期
10 马坤;于海平;彭启山;;改进的遗传模拟退火算法在TSP中的应用[J];武汉科技大学学报(自然科学版);2006年03期
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8 何奉道;梁向阳;;基于遗传算法的机车周转图优化编制方法[A];1999年中国神经网络与信号处理学术会议论文集[C];1999年
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10 汝勇;杨树强;;遗传算法在历史性约束组合优化问题中的应用[A];2010通信理论与技术新发展——第十五届全国青年通信学术会议论文集(上册)[C];2010年
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10 顾正华 唐洪武 肖洋 河海大学水利水电工程学院 李云 南京水利科学研究院水工研究所;水流智能模拟大步走来[N];中国水利报;2005年
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4 张需溥;小型化微带天线的设计与数值分析[D];上海大学;2004年
5 杨春成;空间数据挖掘中聚类分析算法的研究[D];解放军信息工程大学;2004年
6 方娟;基于移动代理的网格资源监控技术的研究[D];北京工业大学;2005年
7 崔晓芳;箱型结构焊接变形预测、控制及应用[D];大连交通大学;2005年
8 张材;薄带坯铸轧板形智能识别与控制系统研究[D];中南大学;2004年
9 田方;遗传算法的改进研究及其在压缩机性能分析与优化中的应用[D];东北大学;2006年
10 谷峰;柔性作业车间调度中的优化算法研究[D];中国科学技术大学;2006年
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1 陈文;基于多学科设计优化理论的数控机床综合误差补偿的并行算法[D];北京工业大学;2009年
2 朱奉梅;遗传算法在高校排课系统中的研究与应用[D];东北大学;2009年
3 孙晓丽;基于遗传算法的既有线平面及纵断面整正优化设计[D];中南大学;2010年
4 冯秋霞;解最小生成树问题的新的遗传算法[D];西安电子科技大学;2010年
5 郭佳;基于遗传算法的认知无线网络资源分配技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
6 宋品;基于改进遗传算法的波束形成技术研究及其应用[D];西安电子科技大学;2010年
7 梁云静;基于遗传算法的主题爬虫搜索策略研究[D];湖北工业大学;2010年
8 高建兵;基于遗传算法的模糊推理控制系统的参数优化研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
9 李振业;多向变异遗传算法及其优化神经网络的研究[D];华南理工大学;2011年
10 栾丽霞;遗传算法在潍坊商校排课系统的研究与应用[D];电子科技大学;2011年
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