切削振動和加工不穩定性控製：精密微納加工的時頻分析方法 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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適讀人群 ：機電工程及自動化專業研發人員與高年級師生

　　高端精密裝備的生産製造，一直都是各國綜閤科技能力的體現。高精度加工切削時産生的振動和不穩定性，都直接影響到加工精度，進而影響到工件質量。本書介紹瞭切削動力學和不穩定加工的主要特點，真正從理論仿真到工程實踐，分析和驗證瞭高精度加工、微納加工的振動和不穩定特性，並且介紹瞭從原理到仿真介紹瞭多種對應的嘗試解決辦法。

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《（原書第2版）》

內容簡介

　　本書介紹瞭切削動力學和不穩定加工的主要特點，引入瞭切削振動和加工不穩定控製應用到的基本物理原理，在此基礎上重點介紹瞭自適應濾波器和濾波-xLMS算法、時頻分析方法、小波濾波器組原理與應用、動態不穩定性的暫態特性和頻譜特性、動態不穩定性的同步時頻域控製、高速下不穩定銑削和振動的時頻控製、不穩定微銑削的多維時頻控製以及摩擦誘發的不穩定性的時頻控製和同步時頻域內的同步混沌等內容。本書將精密加工技術與係統論、方法論、計算機技術、信息技術、傳感器技術、數字控製技術相結閤，形成瞭精密微納加工中切削振動和加工不穩定的創新型控製算法，相應結果通過MATLAB語言和Simulink仿真工具進行驗證，可以使讀者快速瞭解和掌握

目錄

譯者序原書前言第1章切削動力學和不穩定加工1��1車削工序的不穩定1��2切削的穩定性1��3穩定與不穩定的界限1��4精細切削的穩定性1��5小結參考文獻第2章基本的物理原理2��1歐幾裏得矢量2��2綫性空間2��3矩陣2��4離散函數2��4��1捲積和濾波運算2��4��2抽樣定理2��4��3z變換2��5動態響應的特徵工具2��5��1傅裏葉分析2��5��2小波分析參考文獻第3章自適應濾波器和濾波�瞲 LMS算法3��1離散時間FIR維納濾波器3��1��1性能檢測3��1��2性能函數的優化3��2梯度下降優化法3��3最小均方算法3��4濾波�瞲 LMS算法參考文獻第4章時頻分析4��1時間和頻率的對應關係4��2時域和頻域的分辨率4��3不確定原理4��4短時傅裏葉變換4��5時間連續的小波變換4��6瞬時頻率4��6��1基本概念4��6��2瞬時頻率的誤讀4��6��3多模結構的分解4��6��4瞬時頻率的示例4��6��5非綫性響應的特性參考文獻第5章小波濾波器組5��1小波實例5��2多分辨率分析5��3離散小波變換和濾波器組參考文獻第6章動態不穩定性的暫態特性和頻譜特性6��1時頻域中綫性化的含義6��2時頻域中的混沌路徑6��3總結參考文獻第7章動態不穩定性的同步時頻域控製7��1混沌路徑的性質7��1��1穩態和非穩態下Hénon映射的OGY控製7��1��2穩態和非穩態下基於李雅普諾夫控製的杜芬振子7��2混沌控製的特性7��3混沌控製的有效性參考文獻第8章高速下不穩定銑削和振動的時頻控製8��1銑削控製問題8��2高速低浸沒銑削模型8��3混沌路徑和銑削不穩定性8��4銑削不穩定控製8��5小結參考文獻第9章不穩定微銑削的多維時頻控製9��1微銑削控製問題9��2非綫性微銑削模型9��3多變量微銑削的不穩定控製9��4微銑削的不穩定控製9��5小結參考文獻第10章摩擦誘發的不穩定性的時頻控製10��1摩擦誘發的振動控製問題10��2連續鏇轉盤圓盤模式10��3摩擦誘發的動態振動10��4摩擦誘發的不穩定控製10��5小結參考文獻第11章同步時頻域內的混沌同步11��1混沌同步11��2非自控的混沌係統的動力學11��3同步方案11��4混沌控製11��4��1方案111��4��2方案211��5小結參考文獻附錄非綫性時頻控製的MATLAB編程實例

前言/序言

　　原書前言　　控製器一般在頻域或時域下進行設計。當控製器在頻域下進行設計時，其共同點是由相應的運動控製方程推導齣傳遞函數。頻率響應的設計方法，如波特圖、根軌跡，通常用於基於頻域設計的控製器。當控製器在時域下設計時，係統的微分方程根據相關聯的狀態變量被描述為狀態空間模型。然後利用狀態反饋或者其他時域控製規律研究所設計控製器的可控性和可觀性。控製器的設計在任一域內都有自己的優勢。頻域設計的控製器可以提供不確定性性能。對於綫性穩定的係統，設計一個反饋控製器，評估正弦輸入時的輸齣幅值和相位響應一般是足夠的。時域設計的控製器在不考慮頻域上的要求時，可以適應多輸入/輸齣及其對應的內部與外部狀態。時域控製器和頻域控製器隻能單獨地應用在綫性穩定係統中。　　對於一個綫性時不變係統，僅係統輸入的幅值和相位角發生改變，當輸入頻率與輸齣頻率保持不變時，係統可以通過施加適當的反饋增益來保持穩定。而且，時域響應和頻域響應應該同時有界。然而，上述條件在非綫性係統中的混沌響應是不成立的。在時域中，混沌響應本是有界的，而在頻域中成為不穩定的帶寬，且這個頻域在相圖中含有無限多個各時期的不穩定周期軌道，被稱為奇怪吸引子。它不保持在一個周期軌道內，且在這些不穩定的周期軌道間快速切換。如果混沌響應投影到Poincaré截麵，將得到一個低維子空間的橫嚮響應的軌跡，眾多的交叉點會密集地聚集並限製在一個有限的區域內。這意味著混沌響應在時域中的特定範圍內是有界的，在動態惡化的同時，變化的帶寬頻譜軌跡在無數個不穩定周期軌道內快速切換。這種現象多見於高速切削操作，其強非綫性包括再生效應、摩擦的不連續性、切屑形成和刀具剛度，且為主導作用。　　對於一個非綫性、非穩定的係統，當它發生分叉直至最終混沌時，其響應時間不再是周期的。額外頻率分量的帶寬光譜響應作為結果齣現。設計在時域中的控製器包含時域誤差是無法剋製不斷增長的帶寬。另外，設計在頻域中的控製器限製帶寬擴展，而在時域誤差中失控。無論基於頻域還是時域的控製器都不足以解決非周期響應和綫路混沌。這由不確定性原則推斷進一步指齣，在時域和頻域的分辨率不能任意達到。然而，根據Parseval原理，在時域和頻域中計算的能量是可以互換的，它可以一起納入並滿足時域和頻域的要求，並實現具有可調和並發時間�財德史直媛實姆竅噝緣目刂啤！　∫隕鮮俏頤且饈獨鏌桓黽蛞�的版本，很多年前我們就考慮瞭以下兩個問題：①為什麼動態響應在時域中是有界的，卻在同一時刻的頻域中成為不穩定帶寬？②為什麼控製一個非綫性係統必須同時在時域及頻域中執行是可行有效的？在本書中記錄的基於小波變換的時頻域控製方法是我們對這些問題的具體解答。　　控製方法是自適應的，也就是說它監控並實時調整以提高其性能。新型控製中的對象參數需根據不斷變化的係統輸齣進行實時辨識，並調整和更新控製規律。其結構體係的靈感來自於有源噪聲控製中FIR濾波器識彆係統和自動可調的FIR濾波器拒絕不可控輸入。分析小波濾波器組被納入控製係統。在控製信號閤成之前，分析濾波器組分解輸入和錯誤信號。當通過離散小波變換成對應於連續倍頻程的各種尺度分量來解決一種動態響應，控製規律本質上是建立在聯閤的時頻域內，從而方便時頻的同步控製。不像有源噪聲控製，其目的是減少噪聲。當係統發生分叉或者混沌運動時，基於小波變換的時頻控製是為瞭盡量減少在時頻域內惡化的輸齣信號以便盡快恢復輸齣響應的周期性。這些特點一起為非綫性、非穩定係統響應的控製提供瞭前所未有的優勢。　　本書提供瞭一個良好實踐和訓練基礎，工程專業人士都可通過嚴格的探索在微製造、精密機床設計以及振動控製中實現重要的突破。根據高速不穩定切削控製和開發無顫振機床概念形成可行的解決方案。非綫性動力學和非綫性控製領域的專業研究人士也會發現大量如何充分緩解不連續性和混沌度的定性及定量的條款信息。　　本書內容由11章組成。為瞭更好地理解不穩定性和車削工序顫振，第1章闡述瞭刀具工件的互動耦閤性；第2章簡要迴顧瞭數學基礎知識，同時包含第7章中有關於基於小波變換的非綫性時頻域控製法則推導的常見符號；第3章闡述瞭有源噪聲控製和濾波�瞲LMS算法的主要內容，在時頻控製中，其功能是係統識彆和減少錯誤；在第4章中探討瞭時頻域分析的概念，其中介紹瞭幾種分析非綫性係統適當錶徵的重要工具，這為理解小波濾波器組和第5章中的時頻域分辨率的概念奠定瞭基礎；　　第6章更詳細地闡述瞭基於非綫性時頻域控製的基本原理；第7章介紹瞭時頻域控製理論及使混沌控製可行的所有突齣的物理特性；在第8~11章中，應用高速製造和由摩擦引發的不連續的例子證明其可行性；在最後一章即第11章中，探討瞭另一種使用時頻域控製法來緩解混沌的方案，強調瞭在混沌同步中實現抑製自持的混沌加工顫振的意義。　　附錄中列齣瞭第10章和第11章中所有的結果和數據的兩個MATLAB運行的m文件。一個是第10章中，摩擦引起的不穩定控製有一個廣泛的有限元編碼單元，其利用瞭幾個用戶定義的MATLAB函數在Simulink中計算梁的振動。在實施基於小波變換的非綫性時頻域控製法時，希望這些例子可以對實踐經驗的獲得有所幫助。相當熟悉MATLAB語言和Simulink仿真工具的讀者應該會發現其中的實例是豐富的、完整的及易於遵循的。　　時域與頻域控製首次設想於多年之前，當時眾多纔華橫溢的人都緻力於發展其核心控製理念。在他們之中，如BaozhongYang是探討將瞬時頻率作為非綫性係統特徵的首選工具；AchalaDassanayake為我們全麵展示瞭什麼是不穩定的加工和加工顫振。　　C�盨teveSuh和Meng�睰unLiu　　於美國得剋薩斯州農工大學
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