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基于超磁致伸缩加工非圆柱孔控制方法研究

王悦  
【摘要】:活塞是内燃机的关键零件,为了改善活塞销孔应力状况,延长活塞使用寿命,通常将其销孔设计为带喇叭形或椭圆形的非圆柱孔。而基于超磁致伸缩材料(GMM)的数控变形镗杆加工法具有结构简单、柔性好、频响和加工精度高等特点,因此对超磁致伸缩加工非圆柱孔控制系统进行研究是具有重要应用价值和意义的。 第一章介绍了非圆柱孔微位移驱动机构的及其控制系统的国内外研究现状。根据超磁致伸缩加工非圆柱孔的优势和存在问题,提出了本论文的选题意义,并给出了论文的主要研究内容。 第二章通过对非圆柱孔的几何结构特征分析,结合超磁致伸缩材料的特性,根据作者所在实验室自行设计的GMM智能构件,详细叙述了超磁致伸缩加工非圆柱孔的实现原理,建立了线圈驱动电流与智能构件变形量之间的数学模型,并通过实验获得了线圈驱动电流与GMM智能构件变形量之间的关系曲线。 第三章根据主从分布式原理,设计了超磁致伸缩加工非圆柱孔控制系统整体结构及硬件组成,采用上位机PC和下位机DSP联合控制的结构,并详细设计了各硬件组成模块。主要包括DSP驱动模块、多个传感器模块、线性功率放大模块的设计。 第四章通过对控制系统的需求分析,使用LabVIEW图形编程语言在Windows平台上开发了上位机控制软件。结合人机工程学原理设计了主程序界面,利用等角度圆弧插补法实现了加工数据的预处理,制定了基于RS232总线的通信协议实现了上下位机的交互。最后给出了下位机DSP软件整体结构。 第五章针对GMM磁滞非线性对控制加工的影响,建立了基于GMM智能构件的Preisach磁滞补偿模型。然后对基于Preisach模型的开环前馈补偿控制进行实验研究。 第六章概括了本论文的主要工作并进行了展望。


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