基于神经网络的数控插补容错技术

提出将神经网络和模糊数学应用到数控系统软件设计领域,以实现数控插补容错技术,提高软件可靠性.为了验证该方法的可行性,对基于神经网络的NURBS插补模块进行了实验研究,并对速度、加速度、插补精度、神经网络预测精度、容错和实时性等方面进行了分析.实验结果表明,基于神经网络的插补模块在保证加工要求的前提下实现了数控插补软件容错技术,为提高数控系统软件的可靠性提供了新的途径.     

发动机凸轮轴磨削变形补偿技术研究

针对发动机凸轮轴数控磨削时产生连续变化的弹性变形问题,分析了凸轮轴受到磨削力变形对凸轮轮廓精度的影响,对轴向和径向变形进行了解耦,推导了不同位置、不同相位下凸轮受力变形量求解方程.分析了数控凸轮轴磨床的插补原理,建立了含有变形量误差的、工件旋转轴和砂轮进给轴联动的磨削运动学方程,提出了X轴变形量与理论插补值进行几何叠加的指令修正误差补偿方法.对某发动机进排气凸轮轴磨削变形进行了建模与仿真,对数控凸轮轴磨床进行了补偿与加工试验,仿真与加工试验结果均表明磨削变形补偿可以将凸轮轴的轮廓精度提高5 μm.     

圆弧样条函数及其在土壤工作部件测绘中的应用

在计算机辅助设计(CAD)和辅助制造(CAM)中,常常需要对给出的型值点进行插值,拟合和光顺,样条函数是一种常用的数学方法。但是,一般绘图机或数控机床只有直线插补和圆弧插补功能,难于直接利用一般样条函数(如三次样条)拟合出的曲线进行绘图或     

基于微分模型的空间圆弧与椭圆弧插补研究

针对目前圆弧插补与椭圆弧插补在适用范围、计算效率与精度方面的问题,通过引入微分模型表达空间圆弧与椭圆弧,提出了基于微分模型的空间圆弧与椭圆弧插补方法,能实现空间任意圆弧与椭圆弧的插补。在空间圆弧插补中能实现零径向误差与零速度波动。在空间椭圆弧插补中能实现零径向误差与较低的速度波动。同时,该方法的插补过程统一了圆弧和椭圆弧的正逆插补,无需象限判断,因此插补流程简单高效。另外,该方法采用的插补点递推公式能转换为一系列简单的四则运算,因此插补计算效率高。仿真对比分析表明了该方法相对于目前的方法具有很大的优越性。最后,在自主开发的数控平台上实现了该方法并完成了试件的加工。     

加工路径段进给速度的转接及加减速处理方法

针对高速高精加工对数控系统在进给速度控制方面的要求,根据相邻路径段间的转接角大小建立了可直接进行段间转接的条件,并研究了该条件不成立时对转接速度的修正问题.提出了段内加减速的处理基本原则,并在保持路径段长度不变的基础上对路径段内的进给速度重新进行规划,避免了以往插补前加减速方法中减速点和终点预测困难的问题.实际计算结果表明,相对零速度转接加减速处理方法,所提出的方法在同样保证加工精度等基础上提高了加工效率(每段约2%),在高速加工系统中可以得到较好应用.     

H形并联机构运动学分析与样机精插补控制实验

对一种两自由度的H形并联机构进行了运动学分析,求出了其机构自由度,运用运动学叠加原理求出了其位置正解和逆解,利用Jacobian矩阵的条件数对其进行了运动性能评价,分析了其可达工作空间。计算结果表明该机构Jacobian矩阵的条件数恒等于1,具有优越的各向同性性能和广阔的可达工作空间。通过齐次坐标变换和矩阵分解对其位置逆解模型进行了进一步分析,得出该机构输入坐标与输出坐标轨迹具有几何相似的特点,并推导了输入与输出之间合速度及合加速度的关系,据此提出了使用通用的插补控制器对其进行精插补控制的方法,而不必开发专用的插补控制器。制作了该机构的样机,对其进行了精确定位、直线/圆弧插补、连续插补等实验,实验结果证明了所建模型的正确性。     

基于灰色理论的城市日用水量缺失值估计方法

针对传统日用水量数据补缺法存在主观性较强的不足,提出了缺失值的灰色组合插值法。利用自相关系数法分析日用水量序列,确定与缺失值相关性较大的前和后日用水量序列;基于灰色理论,根据前后序列,分别对缺失值进行后插和前插预测;优化组合前后插值,获得缺失值的组合预测值。实例分析结果表明,与传统的平均值法相比,本文的计算方法具有更高的预测精度。     

砂轮磨削加工斜齿轮的插补修整研究

以斜齿轮为研究对象,研究了砂轮磨削加工斜齿轮时,齿轮精度的评价标准以及误差产生的原因。在此基础之上,引入了两种插补修整方案,分别分析了直线插补修整和圆弧插补修整的实现原理。根据相关理论研究,在数控机床上进行了实验加工,并对试件进行了在线测量。在线测量的结果表明,圆弧插补修整优于直线插补修整,可以提高被加工斜齿轮的精度。     

农机复杂件精密模型数控加工和成型技术研究

为了解决果园修剪农机设备驱动装置复杂曲面零部件的加工制造难题,引入了一种基于NURBS曲线插补编程的多轴数控加工方法,有效地提高了加工精度和编程效率。为此,设计了基于NURBS曲线插补的基本流程和框架,建立了NURBS插补数学模型,并以此建立了数控编程的刀具走刀轨迹。最后,通过零件的加工实验,对基于NURBS插补算法的数控编程技术进行了验证,结果发现:采用NURBS曲线插补技术可以成功地完成果园修剪机械驱动装置叶片复杂件的加工。将加工效果和传统加工方法进行了对比,结果发现:其加工纹理要比传统方法更加光滑,精确度更高,可以满足复杂零件精密加工的需求。     

大模数少齿数螺旋齿面的四轴加工与仿真

针对大模数少齿数螺旋齿轮的加工特点，结合渐开线和摆线的性质，利用微分几何工具计算出该类曲面的法矢，作为选取球头铣刀半径的依据。由于铣刀每完成一个行程后，还要进行轮廓插补，采用一种新的渐开线轮廓插补方法，并将插补轨迹换算成球头铣刀的刀心轨迹。分析了插补误差产生原因并提出控制方法。以一转子齿轮为例，仿真其加工过程。结果表明，本加工方法具有高效、高精度特点。     

基于GPS/BDS的大坝安全监测试验与分析

针对GNSS单系统大坝安全监测易受卫星分布不均致使有效解时段数不足,以及无法准确获取符合大坝mm级监测要求的稳定坐标序列问题,以琅琊山抽水蓄能电站大坝实测数据作为研究对象,研究了基于GPS/BDS组合定位的连续准静态模式在大坝安全监测中的可行性,从可见卫星数量和PDOP值两方面分析了GPS/BDS组合定位较单GNSS系统在大坝安全监测中的优势。对大坝单天安全监测数据进行卡尔曼滤波和坐标均值处理,以及在自主设计的可移动基座架进行滑动试验,结果表明GPS/BDS组合定位在连续准静态模式下通过一段时间的初始测量可以实时获取稳定的大坝监测数据,且具有优于1 mm的监测灵敏度,对分析大坝外部结构长期趋势性变化具有重要意义。     

混凝土大坝状态信息远程监测系统

讲述了对混凝土大坝状态监测系统设计原理和方法设计。包括底层传感器监测系统和数据采集与存储单元设计，上层包括上位机监测系统的设计，并结合网络技术实现混凝土大坝状态远程监测系统的设计。除了各模块功能进行了说明，还对对各模块间的连接和承接作用加以设计说明。本设计实现了功能较强的大坝状态远程监测信息集成系统。     

深厚覆盖层上高心墙堆石坝坝顶开裂特征及原因研究

国内多座深厚覆盖层上兴建的高心墙土石坝坝顶均出现不同程度的开裂,对坝体的长期安全稳定构成威胁,受到业内广泛关注。通过地质雷达、高密度电法等物探技术确定某高心墙堆石坝顶裂缝时空分布情况,根据变形实测资料分析了其变形破坏特征,并结合工程建设情况、结构特征、运行情况等对开裂原因进行分析。结果表明坝顶裂缝产生的根本原因是土体承受的应力超过其抗拉强度或抗剪强度后而发生的破坏,直接原因为坝顶的不均匀沉降,其中水荷载、湿化变形、蓄水速度、坝顶材料特性是坝顶不均匀沉降的关键影响因素。     

大坝自动监测数据异常值识别的改进数据跳跃法

大坝安全自动化监测过程中,大量数据中的异常值识别已成为亟待解决的难题。将一种较为实用的识别方法——数据跳跃法进行改进,并利用Matlab进行编程实现。通过对某混凝土重力坝自动监测数据进行处理验证,证明此改进数据跳跃法更准确实用。     

鲁棒回归在水工建筑物安全监控模型建立中的应用

建立水工建筑物安全监控模型是预测和控制大坝的运行、避免重大事故发生的不可或缺的重要手段,而大坝安全监测数据中经常出现的异常值对监测模型的稳定性和精度产生较大影响,针对这个异常值问题,采用鲁棒回归方法,有效地剔除或削弱了监测数据中的异常值的影响,实例分析表明:在监测数据中含有异常数据的情况下,基于鲁棒回归的大坝安全监测模型的稳定性和预测效果能够得到保证。     

基于性能控制的重力坝正常使用监控指标研究

监控指标是快速评价大坝性态的关键因素，对于监控和保证大坝安全运行及评价大坝真实工作性态具有重要意义。本文首次将基于性能的设计理念引入到大坝安全监控指标的拟定中，将大坝性能水平分成若干水准，选取能够真实反映大坝性能水准的性能控制指标，并考虑荷载及材料参数变量的不确定性，运用可靠度理论求得随机变量验算点值，将性能控制指标与变形监控指标联系起来，拟定大坝变形监控指标，精确反映出大坝真实的工作性态。本文以某重力坝为例演示基于性能控制的重力坝正常使用监控指标的拟定过程，分析研究成果表明重力坝正常使用性能监控指标拟定方法的有效性和可行性。     

拱坝监测变形的系统辨识模型研究

介绍了大坝安全监测目前常用的3种变形模型的优缺点和系统辨识的基本原理，在此基础上将系统辨识理高分子引入到拱坝监测变形模型研究中。以MatLab软件中的系统辨识工具包为平台，建立以水位、气温和时间为输入，坝体监测变形为输出的拱坝监测变形多输入单输出系统辨识模型，并应用损失函数和AIC准则等对模型的预测精度进行了分析判断，验证了系统辨识模型的方法的可行性和预测性的可靠性，研究工作对其它水工建筑物的安全监测变开模型的建立具有一定的参考价值。     

拱坝内力分析的曲杆单元法

从拱坝结构实际应用出发，对拱坝内力分析提出的一种新的、实用的数值方法——曲杆单元法。该方法是通过将拱坝离散成相互垂直或斜交的曲杆梁系组成的空间结构体系，通过分析曲杆空间结构体系的内力达到拱坝内力分析的目的。最后以国内一座双曲拱坝工程为实例，该法的计算结果与工程实测结果吻合较好。     

水电站大坝安全群控的关键技术问题

流域梯级开发的建设模式、企业承担大坝安全的主体责任、发电与电网分离的电力体制,使得大坝群控已成为我国水电站大坝安全管控的主要趋势。在总结我国水电开发模式和大坝安全管控体制的基础上,讨论了大坝群和大坝群控的基本内涵,提出了流域大坝群、区域大坝群和电网大坝群的大坝群分类方法,分析了大坝群控对象、群控范围和群控系统的基本内容,研究了大坝群控平台建设、智能化大坝群控技术以及大坝群安全风险分析等关键技术问题。     

大坝安全监测数据粗差识别方法的比较与改进

大坝安全监测的主要目的是了解大坝坝体及基础的实际工作状况,尽早发现异常现象并进行必要的处理以确保大坝安全运行.监测数据的采集与处理是大坝安全监测工作的重要环节,在处理监测数据时往往会遇到粗大误差.在充分收集、分析国内外相关研究成果的基础上,依托冶勒水电站、宝珠寺水电站等实际工程,重点研究了几种粗差识别方法,探讨了其适用范围.通过对传统粗差分析方法的改进,提出了适用于大坝安全监测数据预处理的方法,即引入数学模型计算残差,通过残差来判断原始数据系列中的粗差.