智能主轴高速铣削颤振抑制

智能制造是具有信息自感知、智慧自决策、精准自执行等功能的优选制造过程、系统与模式的总称。本书聚焦于智能主轴的核心功能之一-颤振抑制，分别从变参数颤振抑制、离散时延颤振抑制、鲁棒颤振抑制、颤振线谱抑制等角度系统阐述相关研究成果。共分7章，章引言，综述智能主轴高速铣削颤振的研究背景；第二章高速铣削动力学建模，多个角度深入研究建模方法以及特性分析；第三章高速铣削颤振变参数抑制，从刚度和转速角度实现颤振的变参数抑制；第四章高速铣削颤振离散时延主动抑制；第五章高速铣削颤振鲁棒主动抑制；第六章高速铣削颤振频谱塑形线谱主动抑制，解决主动抑制中的输出饱和与能量过剩问题；第七章智能主轴高速铣削颤振抑制应用。

目录
《21世纪先进制造技术丛书》序
前言
符号表
章 绪论 1
1.1 智能主轴的概念 1
1.2 智能主轴高速铣削颤振抑制研究进展 3
1.2.1 智能主轴高速铣削颤振被动控制研究 6
1.2.2 智能主轴高速铣削颤振主动控制研究 7
1.3 高速铣削宽频颤振抑制问题 9
参考文献 9
第2章 高速铣削动力学建模 13
2.1 引言 13
2.2 两自由度铣削再生颤振动力学模型 13
2.2.1 直齿铣刀铣削动力学建模 13
2.2.2 螺旋铣刀铣削动力学建模 16
2.3 铣削过程切削力模型 17
2.3.1 铣削过程静态切削力建模 18
2.3.2 铣削过程动态切削力建模 19
2.3.3 铣削过程切削力反向辨识 21
2.4 铣削稳定性分析方法 24
2.4.1 半离散稳定性分析方法 24
2.4.2 简化半离散稳定性分析方法 27
2.4.3 全离散稳定性分析方法 28
2.5 铣削稳定性特性分析 30
参考文献 33
第3章 高速铣削颤振变参数抑制 35
3.1 引言 35
3.2 多频变转速高速铣削颤振抑制 35
3.2.1 多频变转速铣削动力学模型 35
3.2.2 多频变转速铣削稳定性分析 38
3.2.3 多频变转速铣削参数优化 42
3.3 时变刚度激励高速铣削颤振抑制 43
3.3.1 单频变刚度铣削颤振抑制 44
3.3.2 多频变刚度铣削颤振抑制 51
3.3.3 随机变刚度铣削颤振抑制 56
参考文献 57
第4章 高速铣削颤振离散时延主动抑制 59
4.1 引言 59
4.2 周期时变主动控制系统平均化 59
4.3 离散时延最优控制方法 63
4.3.1 时延主动控制系统离散化 63
4.3.2 最优控制律设计 66
4.3.3 控制算法闭环稳定性分析 67
4.4 控制算法性能数值分析 70
4.4.1 不同权重矩阵 70
4.4.2 不同切削参数 73
4.4.3 不同采样周期 74
参考文献 76
第5章 高速铣削颤振鲁棒主动抑制 77
5.1 引言 77
5.2 主动控制策略设计 77
5.3 鲁棒主动控制方法 79
5.3.1 控制模型线性化 79
5.3.2 鲁棒控制模型设计 83
5.3.3 鲁棒控制算法设计 91
5.4 控制算法性能数值分析 99
5.4.1 控制算法闭环稳定性分析 101
5.4.2 控制算法鲁棒性分析 104
参考文献 110
第6章 高速铣削颤振频谱塑形线谱主动抑制 111
6.1 引言 111
6.2 高速铣削颤振自适应频谱塑形方法 111
6.3 高速铣削颤振自适应增强频谱塑形方法 112
6.3.1 闭环传递函数分析 113
6.3.2 自适应增强频谱塑形方法 114
6.3.3 多频自适应增强频谱塑形方法 117
6.4 控制算法性能数值分析 120
6.4.1 数值分析结果 120
6.4.2 收敛性分析 122
6.4.3 抗噪性能分析 124
6.4.4 控制硬件时延分析 126
6.4.5 颤振频率辨识误差分析 127
参考文献 128
第7章 智能主轴高速铣削颤振抑制应用 129
7.1 引言 129
7.2 智能主轴原型样机 129
7.3 智能主轴颤振实时抑制系统 131
7.3.1 颤振实时抑制硬件模块 131
7.3.2 颤振实时抑制软件模块 135
7.4 智能主轴颤振控制平台性能测试 138
7.4.1 频响函数测试 138
7.4.2 振动响应测试 139
7.4.3 谐波激励测试 139
7.5 智能主轴高速铣削颤振变参数抑制 140
7.5.1 时变刚度激励高速铣削颤振抑制实验验证 140
7.5.2 多频变转速高速铣削颤振抑制数值验证 148
7.6 智能主轴高速铣削颤振离散时延主动抑制 150
7.6.1 小轴向切深大径向切深实验验证 150
7.6.2 大轴向切深小径向切深实验验证 151
7.7 智能主轴高速铣削颤振鲁棒主动抑制 153
7.7.1 周铣颤振主动抑制实验验证 153
7.7.2 端铣颤振主动抑制实验验证 155
7.8 智能主轴高速铣削颤振线谱主动抑制 158