基于温度场半反馈控制的纳米级热驱动部件系统研究

摘要

本文在分析国内外超精密加工技术和当前各种微位移机构的基础上，以大进给驱动力、纳米级、微位移为输出目标，提出了基于温度半反馈的纳米级热驱动系统方案并从多个方面展开研究。本文将详细介绍针对这一方案开展的具体工作。　　全文的内容安排如下：　　第一章，在综合论述超精密加工技术发展状况，影响超精密加工的关键因素，以及为了超精密加工的发展趋势，并在此基础上提出本论文的课题以及各章节的安排。　　第二章，本章在对当前国内外常见的微进给装置和机床热变形现状和原因分析基础上，运用温度半反馈思想，提出了以热变形体为核心控制单元的热位移补偿二级进给方案，并对热驱动部件试验平台的设计给出了较详细论述。　　第三章，为了研究热驱动部件在加热和冷却过程中温度场变化规律，设计出基于虚拟仪器思想的温度场测控系统，实时记录温度场变化规律，并对系统测控系统的各关键部件设计给予介绍。　　第四章，在大量试验基础上，采用分段逐级拟合的办法，对热驱动部件温度场进行数学建模。同时对温度场和位移场之间的联系进行分析。以多模态控制思想为指导，根据控制的不同阶段的要求不同，实施相应的控制算法，取得了较好的控制效果。　　第五章，为了将纳米级热驱动部件应用到精密磨床加工系统中，本课题开发出了一套仿真软件指导多级进给系统物理参数和控制算法参数选择；本章将针对开发仿真软件中物理模型的建立，控制算法的设计，软件编程过程难点分别给以介绍。　　第六章，对基于温度半反馈热驱动部件的多级驱动系统的研究工作概括和总结，结合目前工作中存在的一些问题分析原因，总结教训，并展望热驱动部件系统后续研究工作的开发方向。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1超精密加工技术现状及关键技术研究

1.2超精密加工技术的未来发展趋势

1.3本课题提出及论文总体安排

第二章大进给力纳米级驱动部件系统试验分析与设计

本章摘要

2.1超精密加工中微位移机构分析

2.2基于热变形的主动补偿方案设计

2.3热驱动部件系统的试验平台分析设计

2.4本章小结

第三章热驱动部件温度场测控系统设计

本章摘要

前言

3.1虚拟仪器思想应用

3.2温度场测控系统总体设计

3.3温度场测控系统各关键模块的介绍

3.4本章小结

第四章热驱动部件温度场半反馈控制研究

本章摘要

前言

4.1热驱动部件温度场数学模型建立

4.2热变形件温度场和位移输出之间关系分析

4.3热驱动部件温度场控制算法研究及试验分析

4.4本章小结

第五章热驱动部件在纳米级进给系统中应用研究

本章摘要

5.1基于热驱动部件纳米级加工系统仿真软件构架

5.2纳米级进给系统的关键部件模型建立和算法分析

5.3 VC与Matlab混合编程技术

5.4本章小结

第六章结论和展望

参考文献

攻读硕士学位期间完成的科研论文及其成果

致谢