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考虑工件热变形的大型结构件误差建模与补偿 被引量:6
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作者 张朋 李慧敏 +2 位作者 邓铭 杜正春 杨建国 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期82-88,共7页
为减少大型结构件的加工误差,基于热特性分析建立了考虑工件热变形的综合误差模型及其补偿方法.分析光栅尺温度变化产生热变形的机理,并通过热流研究光栅尺局部的非线性温度变化规律,对龙门加工中心几何误差和热误差分别建模,并叠加生... 为减少大型结构件的加工误差,基于热特性分析建立了考虑工件热变形的综合误差模型及其补偿方法.分析光栅尺温度变化产生热变形的机理,并通过热流研究光栅尺局部的非线性温度变化规律,对龙门加工中心几何误差和热误差分别建模,并叠加生成复合误差模型.建立工件热变形与温度变化量之间的线性模型,并分析加工过程中复合误差与工件热变形之间的相互关系,建立考虑工件热变形的综合误差模型.利用数控系统外部机械原点偏移功能,应用自主研制的误差实时补偿系统,并依据考虑工件热变形的综合误差模型,实现对龙门加工中心的误差补偿.结果表明:只考虑机床误差时,复合误差模型有很高的预测精度,但并不能应用到有较大工件热变形的大型结构件加工中;而考虑工件热变形的综合误差模型在大型扭力臂的实际加工中效果良好,其加工定位精度至少提高了52%. 展开更多
关键词 龙门加工中心 定位误差 误差建模 工件热变形 误差补偿
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基于状态空间方法的频域阻抗计算及其灵敏度分析方法 被引量:7
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作者 李崇涛 曾锋 +2 位作者 杜正春 吴小芳 袁枭添 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期621-629,共9页
风机并网造成的故障问题频发,尤其是风机并网次超同步振荡现象还没有很好的机理解释。而阻抗法是一种常用的分析次同步振荡的方法。提出了一种基于状态空间的直驱风机阻抗求解方法,以单机无穷大的简单风机系统为例,考虑锁相环影响,建立d... 风机并网造成的故障问题频发,尤其是风机并网次超同步振荡现象还没有很好的机理解释。而阻抗法是一种常用的分析次同步振荡的方法。提出了一种基于状态空间的直驱风机阻抗求解方法,以单机无穷大的简单风机系统为例,考虑锁相环影响,建立dq坐标系下的全系统数学模型,并通过Park变换与abc坐标系联系,通过列写全系统状态空间方程,计算电压电流时域表达式的扰动频率分量,解释了单一频率扰动下次超同步分量同时产生的原因;根据电压电流表达式得到扰动频率下直驱风机系统阻抗。在此基础上提出了特征值与阻抗的灵敏度分析方法。最后通过算例验证了上述方法的正确性,以及阻抗法和特征值法在判定除工频振荡以外的其余稳定性问题效果是一致的。 展开更多
关键词 次超同步振荡 直驱风机 阻抗 状态空间 灵敏度
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基于在机测量的薄壁件加工综合误差建模与补偿 被引量:5
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作者 冯晓冰 杜正春 +3 位作者 葛广言 肖域坤 朱梦瑞 杨建国 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第6期14-20,共7页
薄壁零件因其优异的机械性能–重量比而广泛应用于航空航天等领域。但由于刚度低,薄壁件加工时受切削力与夹紧力的影响易产生变形,从而导致较大的加工误差。采用预测力致误差的解析解和有限元等方法难以应对复杂的加工工况。为解决这一... 薄壁零件因其优异的机械性能–重量比而广泛应用于航空航天等领域。但由于刚度低,薄壁件加工时受切削力与夹紧力的影响易产生变形,从而导致较大的加工误差。采用预测力致误差的解析解和有限元等方法难以应对复杂的加工工况。为解决这一难题,提出了一种综合误差补偿方法,可预测并补偿3大主要误差源:几何误差、热误差和力致误差。首先,对机床几何误差和热误差进行建模与补偿,为在线测量提供足够的运动精度。其次,采用在机测量方法获得力致误差。通过坐标变换方法,将各误差源的补偿值转换到同一坐标系中,实现了3个误差源的综合补偿。基于数控系统的原点偏移功能,开发了一套误差实时补偿系统。应用此补偿方法对两类薄壁件加工,加工误差降低74%以上,加工效率提高41%以上,充分验证了综合误差补偿方法的有效性。 展开更多
关键词 薄壁件 力致误差 几何误差 热误差 误差补偿 在机测量
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基于直流电压同步的构网型直驱风机两阶段主动阻尼支撑控制策略 被引量:5
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作者 袁枭添 杜正春 +4 位作者 李宇骏 林鸿飞 江晗 李佳朋 吴小芳 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期4995-5004,共10页
传统的风力机组主要依赖有功功率调制实现阻尼提升,这可能会影响风能捕获。针对此,面向利用直流电压同步的构网型直驱风机,设计了一种两阶段主动阻尼支撑控制策略。在第1阶段,基于直流电压同步控制,提出了2种基于无功功率调制的阻尼控制... 传统的风力机组主要依赖有功功率调制实现阻尼提升,这可能会影响风能捕获。针对此,面向利用直流电压同步的构网型直驱风机,设计了一种两阶段主动阻尼支撑控制策略。在第1阶段,基于直流电压同步控制,提出了2种基于无功功率调制的阻尼控制器,评估了控制器参数和运行工况对阻尼效果的影响。所提控制器利用直流电容储能和换流器无功资源为系统提供阻尼支撑,而风机运行在最大功率追踪模式。在第2阶段,当直流电压波动超过设计的阈值后,风电机组功率控制器随即启动,通过调用风机侧资源进一步提升系统阻尼。进一步设计了风机转速恢复策略以消除有功有差调节带来的下垂影响。所提控制策略无需锁相环和有功功率调制即可实现风机和弱电网之间的同步。同时,考虑能量代价,权衡了风能捕获的经济性要求和提供阻尼的稳定性要求。 展开更多
关键词 直流电压同步控制 构网型控制 直驱风机 最大功率追踪 阻尼控制器 有功/无功功率调制
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Impedance Analysis of Forging Process and Strategy Study on Compliance for Forging Manipulator 被引量:2
5
作者 ZHANG Pu YAO Zhenqiang du zhengchun 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2013年第4期651-658,共8页
In the field of heavy forging, there are numerous researches on deformation rule in forging process by FEM simulation, however, not many scholars take the equipment constraint and the mutual reaction load between the ... In the field of heavy forging, there are numerous researches on deformation rule in forging process by FEM simulation, however, not many scholars take the equipment constraint and the mutual reaction load between the forging manipulator clamp and the forging blank into account, which will impact on safety of manipulator body and quality of forging blank. This paper presents an impedance model to describe the load and formulates compliance strategies correspondingly to reduce the mutual reaction load for forging manipulator. Firstly, an FEM model of forging process is built. Meanwhile, the clamp of forging manipulator is added to the model as movement constraint and interaction part between the manipulator and the forming process. Secondly, a typical forging process is simulated by changing the movement constraint, and then an impedance model is established to describe the relationship between the load and movement constraint. Finally, two kinds of compliance strategies are formulated according to the impedance model, one is called free compliance, and the other is initiative/passive compliance. The simulation results show that compliance strategies reduce the load amounting to 5 000 kN in z direction between the manipulator clamp and the forging blank obviously, which may lead to serious accidents, such as the capsizing of forging manipulator, the fracture of manipulator clamp, and so on. The proposed research simulates the more real forging process, gets the initiative/passive compliance strategy which is more simple and suitable to the real producing and better for forming a forging process planning and control system in the modern production, and improves the quality and efficiency of heavy forging. 展开更多
关键词 FORGING IMPEDANCE COMPLIANCE MANIPULATOR
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孤立电网中风电和储能的联合非线性鲁棒控制
6
作者 韩金龙 杜正春 +1 位作者 江晗 袁枭添 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期152-161,共10页
为优化风储孤立电网的暂态特性以提升其在恶劣运行环境下的抗干扰能力,提出了孤立电网中风电和储能的联合非线性鲁棒控制策略。基于状态反馈精确线性化及鲁棒H∞最优控制理论,并综合考虑了系统建模时同步电机的转矩扰动、功率扰动、电... 为优化风储孤立电网的暂态特性以提升其在恶劣运行环境下的抗干扰能力,提出了孤立电网中风电和储能的联合非线性鲁棒控制策略。基于状态反馈精确线性化及鲁棒H∞最优控制理论,并综合考虑了系统建模时同步电机的转矩扰动、功率扰动、电压扰动等各种干扰因素,首先通过构造微分同胚非线性坐标变换,建立了风储孤立电网的精确线性化动态模型,进而设计了风电和储能的联合鲁棒控制器;所提控制策略可使风机实时地保持最优转速以输出最大风功率,并通过风电与储能的联合控制使系统出力跟踪负荷变化,实现了多目标控制。仿真验证表明,提出的风电和储能的联合非线性鲁棒控制策略对外界风速及负荷的扰动具有很强的鲁棒性;当外界风速突变或系统负荷突变时,风储孤网在非线性鲁棒控制器作用下可以迅速且平滑地过渡至稳态,有效避免了采用传统PI控制时调节过程中出现的超调及2~3次振荡,能显著提升风储孤立电网的暂态特性。该研究为风储孤立电网的联合控制提供设计理论基础及工程实践。 展开更多
关键词 孤立电网 储能 精确线性化 非线性鲁棒控制 联合控制
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三轴机床几何误差多边测量与非冗余无约束辨识
7
作者 邓铭 葛广言 +4 位作者 董应明 杨军 朱炜炜 杜正春 杨建国 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2024年第1期1-7,14,共8页
数控机床几何误差的测量与辨识是其精度提升的基础,而采用激光跟踪干涉仪的几何误差多边测量与辨识方法由于其高效、便捷的优势获得了广泛关注。提出一种基于多边测量的三轴机床几何误差非冗余无约束辨识方法,借助过渡坐标系和中间物理... 数控机床几何误差的测量与辨识是其精度提升的基础,而采用激光跟踪干涉仪的几何误差多边测量与辨识方法由于其高效、便捷的优势获得了广泛关注。提出一种基于多边测量的三轴机床几何误差非冗余无约束辨识方法,借助过渡坐标系和中间物理量,完全避免了冗余待辨识参数以及附加约束。与现有辨识方法相比,所提方法具有求解稳定性好、计算复杂度低的优点。实验结果表明,所提方法可完整、准确的辨识出三轴机床所有21项几何误差。 展开更多
关键词 多边测量 激光跟踪干涉仪 数控机床 几何误差 辨识方法
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MLE概率预测智能增强框架下的电力系统暂态稳定性评估
8
作者 刘嘉诚 刘俊 +4 位作者 李雨婷 杜正春 默天啸 林凯威 彭鑫 《中国电机工程学报》 EI 2024年第23期9225-9238,I0009,共15页
准确可靠的暂态稳定性评估对于电力系统安全稳定运行具有重要意义。传统机理性判别方法和判据应用于复杂电力系统时仍然存在困难,人工智能类方法则存在可解释性差等问题。该文基于响应驱动的最大李雅普诺夫指数暂态稳定性判别机理,采用G... 准确可靠的暂态稳定性评估对于电力系统安全稳定运行具有重要意义。传统机理性判别方法和判据应用于复杂电力系统时仍然存在困难,人工智能类方法则存在可解释性差等问题。该文基于响应驱动的最大李雅普诺夫指数暂态稳定性判别机理,采用GAT-GRU耦合网络与扩散核密度估计方法对故障后的功角最大李雅普诺夫指数概率分布进行预测,以替代其响应数据计算过程;基于KL散度定义的距离测度,推导其参数梯度计算方法;进而提出一种权重自适应的邻域近似估计方法评估暂态稳定性以替代固定阈值判据。算例结果表明,该文提出的暂态稳定性预测框架能够提升机理判别的适用范围并增强智能方法的结果可解释性,仅依赖少量暂态初期响应信息即可实现稳定性的准确评估。 展开更多
关键词 暂态稳定性 响应驱动 最大李雅普诺夫指数 智能增强 扩散核密度估计 邻域近似估计
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立式加工中心关键部件误差辨识分析 被引量:16
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作者 武剑 顾成劼 +1 位作者 杜正春 杨建国 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2018年第4期81-84,共4页
为提高立式加工中心的加工精度,建立机床综合误差模型,对关键部件误差进行辨识分析。以齐次坐标变换为基础,对立式加工中心VMC850B进行综合误差建模,分析机床空间位置误差的形成;基于全局敏感性分析判定法,结合综合误差模型,建立辨识机... 为提高立式加工中心的加工精度,建立机床综合误差模型,对关键部件误差进行辨识分析。以齐次坐标变换为基础,对立式加工中心VMC850B进行综合误差建模,分析机床空间位置误差的形成;基于全局敏感性分析判定法,结合综合误差模型,建立辨识机床关键部件误差辨识方法;最后,结合关键误差识别理论和实际测量的机床VMC850B的空间位置误差,对整机空间位置误差进行贡献度分析,量化VMC850B机床部件误差对于机床空间位置误差的影响。通过基于敏感性的立式加工中心关键部件误差识别分析,为立式加工中心设计制造生产相关的关键部件精度控制提供思路。 展开更多
关键词 齐次坐标变化 综合误差模型 全局敏感性分析判定法 贡献度分析
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基于工件尺寸的数控机床热误差建模与补偿 被引量:11
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作者 刘璞凌 杜正春 +1 位作者 冯晓冰 杨建国 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2020年第5期122-125,131,共5页
工件精度一直是制造企业的第一要务。在大批量生产的情况下,工件尺寸的超差以及加工工序的过程能力指数(Cpk)偏低主要受热误差影响。基于Cpk分析,提出了一种新的关键温度点的选择方法。基于关键温度点的温度数据和直接源自生产线的工件... 工件精度一直是制造企业的第一要务。在大批量生产的情况下,工件尺寸的超差以及加工工序的过程能力指数(Cpk)偏低主要受热误差影响。基于Cpk分析,提出了一种新的关键温度点的选择方法。基于关键温度点的温度数据和直接源自生产线的工件尺寸数据,构建了数控机床主轴径向热误差模型。该模型的补偿效果显著,补偿后的工件尺寸均符合技术规范的要求,工件内径距离中心值的最大值由12μm减小至6μm,Cpk由补偿前的0.82提高至1.48。 展开更多
关键词 热误差 误差建模 工件尺寸 过程能力指数 关键温度点
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基于灵敏度分析的立式加工中心批量空间误差建模和补偿 被引量:18
11
作者 杨赟 朱梦瑞 +2 位作者 李慧敏 杜正春 杨建国 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期204-212,共9页
空间误差建模和补偿已成为提高机床精度和性能的最经济方法之一。然而,空间误差元素测量耗时多等原因限制了空间误差补偿的广泛应用。为解决这一问题,提出了一种基于灵敏度分析的空间误差快速建模和补偿方法。首先,基于齐次坐标变换,建... 空间误差建模和补偿已成为提高机床精度和性能的最经济方法之一。然而,空间误差元素测量耗时多等原因限制了空间误差补偿的广泛应用。为解决这一问题,提出了一种基于灵敏度分析的空间误差快速建模和补偿方法。首先,基于齐次坐标变换,建立了立式加工中心的广义运动学模型。其次,根据立式加工中心的所有误差元素的灵敏度分析,确定关键误差元素。根据灵敏度分析结果,在误差补偿过程中忽略了影响因子较低的角度误差元素。然后,基于关键误差元素的测量数据和切比雪夫多项式,建立了简化的空间误差快速补偿模型。接着,利用Fanuc数控系统的EMZPS功能开发了实时误差补偿系统,实现了空间误差的补偿。为了评估所提方法的有效性,对每个平动轴和每条体对角线误差补偿前后的测量试验结果进行比较。结果表明,沿三个轴的最大平移误差从21.9μm到6.5μm,最大体对角线误差从81.6μm减小到35.5μm。最后,将该方法应用于一批20个立式加工中心,进行批量补偿试验。所有加工中心补偿后的精度均优于40μm。本研究的创新之处在于将灵敏度分析作为简化机床误差模型的理论依据,并提出了出一种快速批量化建模和补偿的方法。该方法能有效提高误差补偿效率,在未来机床误差补偿的广泛工业应用中有着巨大的潜力。 展开更多
关键词 空间误差 灵敏度分析 分步体对角线 批量加工中心 实时误差补偿
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数控机床几何与热误差测量和建模研究新进展 被引量:19
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作者 项四通 杜正春 杨建国 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2019年第6期52-57,共6页
几何误差与热误差是影响数控机床空间精度的两类重要误差,误差项多且产生机理复杂,直接影响机床加工质量,因此对其进行建模与分析至关重要。综述了近5年数控机床几何与热误差测量与分析研究的最新进展,总结了现有误差测量和建模方法的... 几何误差与热误差是影响数控机床空间精度的两类重要误差,误差项多且产生机理复杂,直接影响机床加工质量,因此对其进行建模与分析至关重要。综述了近5年数控机床几何与热误差测量与分析研究的最新进展,总结了现有误差测量和建模方法的特点。几何误差方面重点综述了基于试件在机测量、基于激光跟踪干涉仪测量以及测量可追溯性分析的研究新进展;热误差方面着重总结了丝杠、旋转轴和主轴核心部件的热误差建模新方法。最终系统地分析了机床误差测量与建模现有方法中尚需解决的技术难点,并探讨了未来的发展方向。 展开更多
关键词 数控机床 几何误差 热误差 误差测量 误差建模
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Gantry桁架热变形及其对定位误差影响分析 被引量:5
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作者 童程鹏 杜正春 杨建国 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2018年第4期110-112,115,共4页
以大型Gantry桁架机械手在不同环境温度下受热变形产生的热变形为研究对象,在论述桁架机械手热变形有限元分析过程的基础上,借助COMSOL有限元分析软件对桁架机械手进行有限元建模和加载计算,以模拟实际生产中环境温度引起的热变形,通过... 以大型Gantry桁架机械手在不同环境温度下受热变形产生的热变形为研究对象,在论述桁架机械手热变形有限元分析过程的基础上,借助COMSOL有限元分析软件对桁架机械手进行有限元建模和加载计算,以模拟实际生产中环境温度引起的热变形,通过对桁架X,Z轴热变形的综合分析计算得出温升对于桁架机械手定位误差的最终影响。该研究在一定程度上实现了对桁架机械手定位误差的定量计算,为进一步研究其对上下料的影响,采用数控机床误差补偿技术提高上下料精度提供了参考。 展开更多
关键词 热变形 Gantry桁架 有限元分析 机床 误差补偿
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铣削加工力-位误差的综合建模与补偿 被引量:5
14
作者 侯洪福 葛广言 +1 位作者 杜正春 杨建国 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2018年第6期109-114,共6页
基于铣削加工特点,建立铣削加工过程中的力-位综合误差模型,并基于原点偏移法建立了力-位综合误差在线补偿系统。根据铣削过程中的剪切和犁切机制,建立刀具微元切削力模型,通过积分得到切削力模型。依据变形理论,提出刀具及工件的切削... 基于铣削加工特点,建立铣削加工过程中的力-位综合误差模型,并基于原点偏移法建立了力-位综合误差在线补偿系统。根据铣削过程中的剪切和犁切机制,建立刀具微元切削力模型,通过积分得到切削力模型。依据变形理论,提出刀具及工件的切削力所致误差模型,并结合机床几何误差模型,利用齐次坐标变换,建立力-位综合误差模型。基于Fanuc数控系统的原点偏置功能开发误差在线补偿系统,实现力-位综合误差的在线补偿。利用立式加工中心对工件进行铣削加工实验,并对无误差补偿、仅补偿机床几何误差、仅补偿切削力所致变形误差、补偿力-位综合误差四种加工方式的加工精度进行对比,结果表明,力-位综合误差补偿的加工精度大大优于各单项误差补偿及无补偿的加工精度。 展开更多
关键词 铣削加工 力变形 力-位误差模型 误差在线补偿
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基于自适应拟合的小型元件位姿高精度检测算法 被引量:2
15
作者 顾成劼 杨赟 +1 位作者 杜正春 杨建国 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2019年第2期147-150,共4页
针对小型元件在生产过程中精度要求高的难点,以一种典型的小型元件,发火元件的自动化焊接流程为例,对流程中最重要的视觉检测步骤,提出了发火元件的亚像素轮廓自适应拟合算法。在算法中,首先利用感兴趣区域提取、高斯滤波、Otsu阈值分割... 针对小型元件在生产过程中精度要求高的难点,以一种典型的小型元件,发火元件的自动化焊接流程为例,对流程中最重要的视觉检测步骤,提出了发火元件的亚像素轮廓自适应拟合算法。在算法中,首先利用感兴趣区域提取、高斯滤波、Otsu阈值分割、Freeman轮廓跟踪,进行图像预处理;其次利用Zernike矩对跟踪编码的轮廓进行亚像素化,提高轮廓检测精度;最后根据亚像素化后的轮廓,进行自适应轮廓拟合,从而实现发火元件位姿的自动检测。对上述算法,在发火元件测试平台上验证,实验得到最大定位误差9.37μm,平均误差5.96μm;转角误差0.006°,满足焊接检测的要求。 展开更多
关键词 小型元件 机器视觉 位姿检测 亚像素算法 自适应拟合
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汽车变速箱阀体加工变形的来源分析及补偿 被引量:5
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作者 韩立彰 葛广言 +2 位作者 杜正春 朱梦瑞 陈志祥 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2021年第2期78-82,91,共6页
变速箱阀体是汽车变速部件中的重要配件。阀体件内部空腔多、深度大,由于其型腔的高度复杂性,传统的有限元法难以对其进行高效精确预测,通常采用反复离线测量和铣削来保证精度。为此,提出了一种基于在机测量的阀体件加工误差实时补偿方... 变速箱阀体是汽车变速部件中的重要配件。阀体件内部空腔多、深度大,由于其型腔的高度复杂性,传统的有限元法难以对其进行高效精确预测,通常采用反复离线测量和铣削来保证精度。为此,提出了一种基于在机测量的阀体件加工误差实时补偿方法以提高加工精度。首先,通过实验确认主要误差源为装夹变形;其次,基于在机测量获得阀体误差曲面,并利用机器学习算法进行拟合,获得初步补偿模型;进而,针对面铣刀直径大的特点,建立了偏移式补偿轨迹;最后,基于数控机床的坐标原点偏移功能开发实时补偿系统并进行了阀体件加工误差的补偿实验。实验结果表明,补偿后的阀体件加工误差降低55%以上,并具有良好的一致性。 展开更多
关键词 汽车变速箱阀体 装夹变形 在机测量 面铣刀误差补偿
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