本書綜合應用數值方法、微分幾何、實體建模、優化方法, 解決數控磨床加工過程中精度與效率的問題。全書共分為10 章, 前3 章闡述了數控加工的原理、工藝、加工路徑以及誤差檢測與評定; 第4 章、第5 章闡述了速度優化與輪廓誤差算法的理論依據與經驗優化方法;第6 章基于實際數控磨床參數建立了仿真模型與凸輪磨削數學模型; 最后4 章闡述了數控凸輪加工過程中的速度優化與輪廓誤差補償算法。
本書可提供給機械工程、自動化專業研究生作為教材使用, 也可以提供給科研院所與企業研發人員、工程技術人員作為參考, 尤其是對進行數控加工方面研究與應用的技術人員具有參考價值。
田彥濤，吉林工業大學，教授，田彥濤教授長期從事復雜系統建模與優化控制、仿生與智能機器人系統控制等學科方向的基礎研究與應用研究。“十二五”期間，圍繞動態步行機器人運動學機理與控制方法、復雜環境下群體機器人系統協同適應性、電動汽車主動安全系統及智能化技術、新型非共面多旋翼飛行機器人、機器視覺與人臉表情識別等課題開展研究工作。其中，承擔的國家自然科學基金項目，在國內首次開發了動態雙足步行機器人原型機，并開展了關鍵技術研究，在運動學機理與控制方面取得突破。在群體機器人與多智能體系統協同適應性、多自主車輛決策與控制、智能汽車主動避撞等方面進行了系統研究（國家自然科學基金項目等）。與中國科學院長春光機所合作承擔科學院創新項目新型多翼飛行機器人，突破了新型非共面旋翼飛行機器人關鍵技術，提高了系統可靠性，增加系統承載能力和續航時間。近五年，承擔完成國家自然科學基金和國家重大科技成果轉化項目3項、吉林省和教育部科技項目4項，目前正承擔國家重點研發計劃項目“電動汽車智能輔助駕駛技術研發及產業化”和國家自然科學基金重點項目“人機共駕型智能汽車的動力學特性及協同控制方法研究”。發表學術論文55篇，其中，收入SCI檢索18篇、EI檢索35篇，出版專著2部，申請并獲得授權國家發明專利15項，科研成果獲省部級科技進步三等獎1項。
第1章概述/1
1.1數控設備及數控加工/1
1.2數控機床結構及原理/2
1.2.1數控系統及伺服控制/2
1.2.2數控系統實現刀具軌跡控制的關鍵/5
1.2.3數控系統基本指令及數控編程/5
1.3數控設備加工誤差/6
參考文獻/7
第2章凸輪的磨削加工/8
2.1凸輪簡介/8
2.1.1凸輪類型及特點/8
2.1.2盤形凸輪/9
2.1.3偏心輪/9
2.1.4共軛凸輪/9
2.2數控凸輪軸磨床的坐標系/10
2.2.1數控凸輪軸磨床的結構及主要運動/10
2.2.2數控凸輪軸磨床的設備坐標及參數/11
2.3凸輪磨削的數據處理/11
2.3.1凸輪升程表數據的預處理/11
2.3.2升程數據的密化處理/14
2.3.3凸輪輪廓及磨削關系計算/18
2.3.4理想磨削過程及磨削曲線/19
2.3.5砂輪的往復運動與疊加進給/20
2.3.6速度優化與輪廓誤差補償/21
參考文獻/22
第3章凸輪的檢測與輪廓誤差評定/24
3.1凸輪輪廓測量儀結構及原理/24
3.1.1凸輪測量儀的基本功能及分類/24
3.1.2凸輪升程測量及滾輪半徑選取/24
3.1.3共軛凸輪共軛度測量/27
3.1.4典型凸輪測量儀簡介/29
3.2凸輪輪廓誤差及特征參數計算/30
3.2.1凸輪的相位誤差與輪廓誤差/30
3.2.2凸輪相位角的計算/32
3.2.3凸輪的升程及輪廓曲線/54
3.2.4升程檢測中的滾輪半徑折算/56
3.2.5共軛凸輪的檢測與共軛計算/57
3.2.6凸輪的誤差評定/59
3.3凸輪檢測誤差/60
3.3.1影響測量誤差的因素/60
3.3.2減少誤差的措施/61
參考文獻/62
第4章凸輪模型的速度優化與輪廓補償/64
4.1速度曲線及其與輪廓誤差的關系/64
4.1.1跟隨誤差及其對輪廓誤差的影響/64
4.1.2速度與跟隨誤差/65
4.1.3基于同步滯后原理的速度優化/66
4.1.4幾種基本的速度優化方法/68
4.2凸輪的形位誤差補償/69
4.2.1輪廓誤差補償/69
4.2.2相位誤差補償/70
4.2.3基圓半徑補償/70
4.3提高凸輪磨削精度的基本原則/71
參考文獻/73
第5章基于經驗公式的速度優化與補償/74
5.1基于經驗公式的速度優化/74
5.2凸輪形位誤差的直接補償/92
參考文獻/93
第6章基凸輪磨削的數學建模/95
6.1機床各軸傳動動力學模型/96
6.1.1X軸機械傳動數學模型/96
6.1.2C軸機械傳動數學模型/97
6.1.3X軸和C軸的非線性因素機理分析/98
6.2多軸聯動控制系統數學模型/100
6.2.1對心直動尖頂從動件盤形凸輪/101
6.2.2對心直動滾輪從動件盤形凸輪/101
6.2.3對心直動平底從動件盤形凸輪/102
6.2.4砂輪位置與凸輪轉角通用數學模型/102
參考文獻/103
第7章基于Cycle-to-Cycle反饋控制的輪廓補償/105
7.1Cycle-to-Cycle的原理/105
7.1.1CTC反饋控制概念/105
7.1.2CTC過程控制模型/106
7.2CTC在凸輪磨削中的應用/106
7.2.1基于CTC優化的雙層輪廓誤差補償算法/107
7.2.2有效集方法/110
7.2.3采用雙層優化的輪廓誤差控制/112
參考文獻/113
第8章凸輪磨削速度優化算法/115
8.1基于同步滯后的凸輪磨削速度優化算法/115
8.1.1單軸伺服跟蹤誤差計算/117
8.1.2基于同步滯后的凸輪輪廓誤差模型磨削速度優化算法/118
8.1.3仿真實驗與結果分析/122
8.2基于當量磨削的凸輪轉速動態優化/126
8.2.1準恒線速度磨削加工/129
8.2.2基于恒當量磨削厚度的速度優化/131
8.2.3基于遺傳算法的凸輪轉速優化/133
8.2.4磨削轉速動態優化仿真分析/136
參考文獻/143
第9章凸輪磨削誤差補償/145
9.1凸輪磨削誤差補償的基本原理/145
9.2基于迭代學習控制的交叉耦合控制/146
9.2.1基本原理/146
9.2.2仿真實驗與結果分析/149
9.3凸輪磨削的仿形跟蹤誤差補償/149
9.3.1仿形跟蹤/150
9.3.2凸輪輪廓誤差模型/152
9.3.3仿真實驗驗證/155
9.4基于切向-輪廓控制與位置補償的凸輪輪廓控制/157
9.4.1切向-輪廓控制算法/157
9.4.2整體輪廓誤差控制算法/163
9.4.3整體輪廓誤差控制算法的仿真驗證/165
9.5基于遺傳算法的凸輪升程誤差修正/171
9.5.1凸輪升程曲線優化準則/171
9.5.2凸輪升程誤差修正/172
9.5.3仿真實驗結果/174
9.6基于等效誤差法和B樣條曲線的凸輪磨削算法研究/178
9.6.1等效誤差模型原理/178
9.6.2等效誤差模型使用限定條件/180
9.6.3B樣條曲線實時插補算法及其隱函式化方法/181
9.6.4Caley隱函式化方法/182
9.6.5反饋線性化控制器設計/184
9.6.6凸輪磨削系統中不確定性干擾的分析/186
9.6.7反饋線性化控制器的計算過程/186
9.6.8基于反饋線性化控制器設計的仿真分析/190
9.6.9基于RBF神經網絡的等效積分滑模控制器設計/193
9.6.10RBF神經網絡自適應控制增益調整/197
參考文獻/202
第10章基于GCTC優化的凸輪輪廓誤差的雙閉環控制/204
10.1廣義CTC反饋控制/205
10.2基于GCTC控制的數控凸輪磨削的閉環輪廓曲線控制/207
參考文獻/210
索引/212
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