【摘 要】
:
渐开线齿廓偏差是齿轮检测的重要内容之一,虽然齿廓偏差极坐标测量法在大齿轮测量方面具有明显优势,但是渐开线的非线性特征使得极坐标测量法涉及的渐开线运动控制难以满足齿轮测量所需的高速和高精度要求,从而限制了极坐标测量法的实际应用。随着FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)性能不断提升,与之相关的运动控制算法也在不断发展,为渐开线等非线性运动控制算法提供
论文部分内容阅读
渐开线齿廓偏差是齿轮检测的重要内容之一,虽然齿廓偏差极坐标测量法在大齿轮测量方面具有明显优势,但是渐开线的非线性特征使得极坐标测量法涉及的渐开线运动控制难以满足齿轮测量所需的高速和高精度要求,从而限制了极坐标测量法的实际应用。随着FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)性能不断提升,与之相关的运动控制算法也在不断发展,为渐开线等非线性运动控制算法提供了条件。本文对极坐标测量法的运动控制算法进行了理论研究及FPGA实现。研究内容由三部分组成,一是针对齿轮测量运动控制系统负荷变化范围大的特点,研究了具有参数实时整定功能的PID(Proportion Integration Differentiation,比例积分微分)控制算法;二是为解决FPGA复杂函数运算能力差的问题,研究了渐开线运动控制的快速插值算法;三是设计了基于FPGA的运动控制算法测试电路,并采用该电路完成了渐开线运动控制算法FPGA实现的测试。PID参数实时整定算法采用RBF(Radial Basis Function,径向基函数)神经网络理论实现了基于FPGA的PID参数实时整定。仿真结果表明该算法可在运动控制过程中根据系统运行状态实时优化和调整PID参数,即使负荷大范围变化,仍可以保证渐开线运动的控制性能。BP神经网络算法、切比雪夫多项式逼近算法和B样条曲线算法可将渐开线的复杂运算转化为简单运算,从而降低了运动控制的插值运算难度,逼近精度满足齿轮测量要求。其中多项式运算会消耗较多FPGA资源,降低插值速度。虽然现有的三次多项式迭代算法将多项式的幂运算转化为加法运算,插值速度快,但其精度低,难以满足齿廓偏差测量的运动控制要求。为此推导新的三次多项式等间距插值算法,在同等运算量前提下新算法最大插值误差及标准差均远优于现有插值算法。采用新推导的三次多项式等间距插值算法分别在FPGA上实现了齿轮渐开线齿廓的切比雪夫逼近及三次B样条曲线逼近,计算结果及误差分析表明该算法可用较少运算量实现渐开线运动控制的快速插值;受累计误差影响,切比雪夫逼近算法适用于小模数齿轮;三次B样条曲线不存在段间累计误差,因此适用于大模数齿轮。最后采用Altera FPGA芯片EP4CGX22BF14C8设计了运动控制系统的算法测试电路并进行了电路板制作。该电路板具有四轴运动控制卡的硬件功能,可完成运动控制算法实测。电路板可采用JTAG接口加载运动控制算法,用该电路板对文中所述渐开线齿廓测量运动控制算法的FPGA实现进行了板级验证。
其他文献
高光谱遥感影像是近年来的研究热点,其含有数百条波段和极高的光谱分辨率,为图像分类提供了丰富的光谱信息,在地质勘探、农林植被监测等领域得到了广泛的应用。然而,高光谱数据维度高、相邻波段相关性大等特点,给后续数据处理带来了很大的挑战。因此,如何有效地降低高光谱数据维度,剔除冗余信息,是目前备受关注的研究热点。本文分别从有监督和无监督波段选择方法出发,充分发挥两者的优势及特点,对高光谱数据降维方法展开深
发展生物柴油是推动内燃机实现“碳中和”的重要手段,但燃用具有不同化学组分和分子结构的生物柴油会影响排放颗粒物的孔隙特征及微晶结构,并改变颗粒物的氧化活性。本研究基于柴油机台架试验,结合场发射扫描电镜联用X射线能谱仪、比表面积与孔径分析仪、接触角测量仪、X射线衍射仪、激光拉曼光谱仪以及热重分析仪,系统地研究了相同工况下燃用柴油和不同原料生物柴油对颗粒物多项理化性质的影响,探索了颗粒物微晶结构、比表面
支持向量机(Support Vector Machine,SVM)是经典的数据分类方法,其参数设置会对数据分类结果产生较大影响。黏菌算法(Slime Mould Algorithm,SMA)具有一定的收敛精度和较好的稳定性,但也存在收敛速度慢以及应对复杂问题收敛不精确的问题。因此,本文提出一种基于文化协同进化黏菌算法(Slime Mould Algorithm based on Cultural
红色文化是中国特色社会主义先进文化的重要来源之一。就其生成过程而言,它是中国共产党在领导中国革命、建设和改革的百年历程中凝集的文化精华,就其核心内涵而言,它涵盖了高校思想政治教育工作的核心内容,是宝贵的教育资源。高校肩负着“立德树人”的重要使命,在思想政治教育工作中应当始终贯彻“传承红色基因、发扬红色传统、赓续红色血脉、将红色江山代代传”的理念。因而,厘清红色文化的本真要义,探寻红色文化教育的价值
石英增强光声光谱(Quartz-enhanced Photoacoustic Spectroscopy,QEPAS)气体浓度检测技术己经被广泛应用于环境监测、工业控制过程和医疗诊断等高精度痕量气体检测场合。但是该检测方式的精度受到激光器的注入电流、工作温度及输入气体流量的大小等多方面因素的影响。针对以上问题,本文以二氧化碳气体的浓度为检测目标,对石英增强型光声光谱二氧化碳气体检测系统进行优化,提升
汽车异响噪声是影响汽车乘坐舒适性及消费者使用满意度的关键因素,而异响噪声源定位是汽车异响噪声控制的重要前提。由于异响噪声是一种非线性很强的物理现象,其特征和持续时间均无规律,因此难以用成熟的理论和方法进行分析和处理。目前在工程应用中,异响噪声源定位仍以主观评价为主,主观评价法对工程师的经验要求较高,试验工作量大,且对于难以判定的异响问题,容易引起争议,发展异响噪声源客观定位技术及方法已成为行业的迫
红色文化教育是高校落实立德树人根本任务的现实要求,也是新时代大学生不忘初心、牢记使命,传承革命基因和增强文化自信的重要途径。大学生红色文化教育需要不断创新教育方法与手段。要增强红色文化融入思想政治理论课的吸引力和感染力,充分发挥课程思政、相关特色课程和专题报告的育人功能;要积极将红色文化教育融入大学生社会实践;要将红色文化资源教育融入校园文化活动之中,提升校园文化活动的思想内涵,让大学生在活动中受
红色文化是党领导中国人民在百余年来形成的丰厚历史文化,它既是精神资源和政治资源,更是优质的教育资源。红色文化在新时代能够与高校思政教育有机融合,高校思政教学应该通过多种途径,发挥红色文化的独特资政育人功能,以新的时代内涵演绎红色文化,让学生完成思想上的转变和人格上的塑造。
木材是一种重要的天然可再生高分子化合物,同时也是必不可少的生活资源,在国民经济中扮演着重要的角色。木材组成复杂,且目前木材树种分类的大部分工作是由人工完成的,普遍存在分类效率不高和分类精度较低的问题。因此提出一种有效的木材物种识别方法是至关重要的。木材横截面显微图像上包含大量微观细胞的结构信息,基于此进行物种自动识别分类在近些年展示出了一定的潜力。词袋模型是一种应用于文本分类的技术,本文将词袋模型
中置式电磁阀是可变气门正时(Variable Valve Timing,VVT)系统的主要部件,能精确控制流向相位器内部不同腔室的机油量,对VVT系统的整体性能有重要影响。与传统的侧置式电磁阀相比,中置式电磁阀无需单独开设油道,具有结构简单、维护方便等优点。然而,中置式电磁阀的阀芯和基座处需要增设若干不同尺寸的孔和槽、设置不同的结构参数的盆口,并配合不同的工作电压和弹簧,以减少工作时的阻力,从而提