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混联驱动三维椭圆振动辅助切削系统压电迟滞建模与补偿

2021-11-05卢明明付喜锋周家康宋盾兰杜永盛

电加工与模具 2021年5期
关键词:控制策略模型系统

卢明明,付喜锋,周家康,宋盾兰,杜永盛

( 长春工业大学机电工程学院,吉林省微纳与超精密制造重点实验室,吉林长春 130012 )

近年来,椭圆振动辅助切削技术被广泛应用于国防、航天航空等亟需超精密制造技术的领域。 从20 世纪80 年代专家学者基于一维振动切削的基础提出的椭圆振动切削技术(2D-EVC)[1],到如今的三维椭圆振动切削(3D-EVC)研究,椭圆振动辅助切削技术已被广泛应用于众多高精尖领域。 3D-EVC技术由于具有高效的加工特点得到重点关注,研究者针对3D-EVC 技术在装置设计与优化、切削力建模分析、颤振辨识与抑制等多个方面开展了深入研究[2-5]。

3D-EVC 主要是通过压电驱动器输出位移,经过结构的传递与合成来实现椭圆振动轨迹输出,而压电陶瓷材料固有的迟滞非线性将会影响其加工精度及系统内部的稳定性[6]。 然而针对3D-EVC 系统迟滞补偿的相关研究并不详尽,大多数研究对此采取忽略处理。

选用准确恰当的压电迟滞模型描述系统的迟滞非线性是迟滞补偿研究的重要基础。 压电迟滞建模的方法众多, 最常用的就是采用数学模型建模。该类数学模型类别众多,表达形式各有不同,其中就包含Preisach 模型[7]、Duhem 模型[8]和Bouc-Wen[9]模型等。 Bouc-Wen 模型是一种具有表达形式简洁直观特点的微分方程类数学模型,选择该模型可在节省大量复杂建模运算的同时,更好地服务于控制策略的设计。

参数辨识方法的优劣决定了模型辨识精度的高低。 近年来,诸如蝙蝠算法[10]、粒子群算法[11]、蚁群算法等[12]一系列元启发式人工智能算法在参数辨识领域得到了广泛关注。……

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