数控机床虚拟样机的有效性研究.pdf

《数控机床虚拟样机的有效性研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、·现代设计与先进制造技术·罗卫平数控机床虚拟样机的有效性研究41数控机床虚拟样机的有效性研究罗卫平(金陵科技学院机电工程学院，江苏南京211169)摘要：为提高虚拟样机系统的有效性，针对所建立的五坐标龙门数控机床虚拟样机模型，对虚拟样机的可信度判定进行了研究。通过运用相似理论，选择构造合适的相似元，给出了系统相似度及相关的计算公式，得出了相应数据。该方法为机床动态特性的研究提供了一个可视化平台。关键词：虚拟样机；相似理论；有效性中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1672—1616(2010)05—0041一O4在虚拟样机的建立过程

2、中，由于对实际系统的式中：i=1，2，⋯，；=1，2，⋯，7T／。显然有0≤观察不全面，数据的获取也不可能完全，因此所建≤1。的虚拟样机只能近似地反映实际系统。一个虚拟在自然界中，大多数系统的组成或多或少存在样机是否能够真实地反映实际系统，关键在于虚拟一些不确定因素，它们之间的相似存在模糊性，在样机系统的有效性⋯1。因此，对虚拟样机有效性选择相似元时难以准确地找出经典意义上的相似的评估是仿真活动的重要内容之一，本文就是尝试元。因此在分析虚拟样机模型的有效性时，有必要从量化的角度对所建立的五坐标龙门数控机床虚引入模糊相似元的概念。模糊特征相似元

3、的构造拟模型进行有效性验证。与上述类似，虚拟系统A的要素n与实际系统B的要素6特性相似并且带有模糊性，则要素盘，6，1相似元的构造及量化构成模糊相似元，用(，6，)表示，()和依据相似系统建模原则，所建立的虚拟样机模，(b)为模糊相似要素以与6，相对于同一特征s，型应能真实地反映系统相似的特征。任何系统总的特征值，则要素口，6，相对于同一特征sj的特征是由不同要素或子系统组成，虽然不同系统中的组值比例系数，可表示为：成要素可能不同，但这些系统问的某些组成要素的～rain{(ai)，(6)}，、一属性和特征仍然存在共同性。因此人们把这些存max

4、{霞(盘)，，(b)}在共有属性和特征，而在数值上存在差异的要素或式中：i=1，2，⋯，；=1，2，⋯，D'／。显然有0≤子系统定义为相似要素。系统间的一个相似要素≤1。构成一个相似单元，简称相似元。在建立虚拟样机为了考虑同一要素不同特征对要素问相似程的模型时，应使所建立的虚拟样机与原型系统问要度的影响，可采用专家估测法[2]来确定各特征对素相似、要素间相互关系等方面的特性相似l2-4J。相似元值的影响。设评价的特征为S，S2，⋯，S，设系统A的要素口与系统B的要素b，为对应记S={S1，S2，⋯，S}。现有t个专家分别对S中特征相似要素，记

5、为相似元“(盘，b)，设该相似的元素做权数的评定，记P={P1，P2，⋯，P}为评要素具有个共有特征，记为S，S2，⋯，S，则与判专家集。对任意P∈P，规定之对应有个特征值。记“()为要素以相对于【1(Pk)={(3)同一特征sj的特征值，“(b)为要素b相对于同lU一特征S，的特征值，则要素以，b相对于同一特征当专家认为S比S，重要时取1，否则取0。于S，的特征值比例系数可表示为：是，当专家认为s比sj相对重要时，记。。㈩将收稿日期：2010一叭一04作者简介：罗卫平(1973一)，女，江苏南京人，金陵科技学院讲师，硕士，主要研究方向为虚拟

6、样机技术和动力学仿真。422010年3月中国制造业信息化第39卷第5期3五坐标龙门数控机床虚拟样机有∑(sj，Pk)效性验证于是，各个特征的权重(z=l，2，⋯，m)可五坐标龙门数控机床是一个复杂的机械结构，按下式计算：主要用于航空航天工业中大型铝合金构件和复杂模具的切削加工。在建模过程中，根据其结构特^、z—i：1——：—1————一一(／)5c)、，点，将整机分为立柱、横梁、箱体、拖板、轴、电主轴tm(m一1)架、电主轴、电主轴套等部件。虚拟样机模型如图再对相似特征值加权相加便可得到相似元值2所示，为了判定该模型是否能用于虚拟仿真试的量化

7、值q()：验，必须对其可信度进行验证，下面将参考层次分析法确定权重分配，计算该虚拟样机系统与实际系q(“)=∑r(6)统的相似度，最后根据阈值来判断该虚拟样机系统的有效性。2系统相似度的数学模型由于不同系统问相似要素的相似程度是不同的，因此要使用于仿真的虚拟样机有效必须使虚拟样机系统在某些组成要素或特性上与实际系统相似。设A系统由k个要素组成，B系统由个要素组成，A系统与B系统间相似要素有个，反映每一个相似要素的相似程度用相似元的量化值q()表示，反映每一个相似元对相似系统程度的影响权重用Pi表示。相似度记为Q(A，B)，其数学模型如图1所示

8、。1一滑座；2-滑台；3一横梁；4一箱体；5-拖板；6-立柱；7一轴；8-电主轴套；9-电主轴架图2五坐标龙门数控机床虚拟样机模型在五坐标龙门数控机床中，各部件之间