隨著科學(xué)技術(shù)理論的不斷發(fā)展,，各種控制算法相繼被人們研發(fā)出來(lái)，這為電磁懸 浮系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)提供了大量參考依據(jù),。從傳統(tǒng)的線性控制算法到先進(jìn)智能的非線 性控制算法控制理論得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。由于電磁懸浮系統(tǒng)是典型的非線性系統(tǒng)，因 此線性的控制算法只能在懸浮系統(tǒng)進(jìn)行了線性化處理后才能使用,。利用泰勒級(jí)數(shù)在平 衡點(diǎn)附近對(duì)非線性函數(shù)進(jìn)行展開(kāi)和反饋線性化是當(dāng)今比較成熟的線性化方法,。由于線 性化處理后的非線性系統(tǒng)降低了控制難度，因此也降低了控制器設(shè)計(jì)的難度,。原系統(tǒng) 的高階響應(yīng)在線性化后被忽略了,。工程實(shí)踐中如果采用線性的控制算法會(huì)出現(xiàn)一定的 偏差從而不能滿足系統(tǒng)的性能指標(biāo)。非線性控制算法則不需要精確地知道被控系統(tǒng)的 數(shù)學(xué)模型,，不需要忽略系統(tǒng)非線性高階響應(yīng)項(xiàng),。由于非線性控制可以真實(shí)的反應(yīng)系統(tǒng) 的輸出效果，所以具有很好的工程實(shí)踐意義,，得到了社會(huì)的廣泛關(guān)注?，F(xiàn)如今非線性 控制多指先進(jìn)智能控制如模糊控制、無(wú)源控制,、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),、自抗擾控制、自適應(yīng)控制,、 滑模變結(jié)構(gòu)控制和魯棒控制等,。
同步控制技術(shù)是將電氣傳動(dòng)技術(shù)、電力電子技術(shù),、信號(hào)技術(shù),、控制工程技術(shù)和機(jī) 械技術(shù)融為一體的綜合性非常強(qiáng)的一種技術(shù)。同步控制技術(shù)的發(fā)展與其它有關(guān)技術(shù)的 發(fā)展緊緊關(guān)聯(lián)在一起的,。同步控制是指實(shí)現(xiàn)多個(gè)運(yùn)行裝置運(yùn)行時(shí)步伐一致,，廣義上講 是指系統(tǒng)中某一物理量協(xié)調(diào)一致。通常同步偏差和同步速度要求較高的系統(tǒng)要考慮單 回路之間的互相聯(lián)系以使他們保持一致,，而不只是提高單個(gè)回路控制精度的問(wèn)題[25],。 在多回路系統(tǒng)中通常會(huì)存在著強(qiáng)烈耦合和許多不確定性因素，這就需要研究新的提高 同步精度的理論算法和實(shí)現(xiàn)這一理論的方法,。
搭建圓盤式刀庫(kù)可靠性試驗(yàn)臺(tái)的目的主要是能夠更及時(shí),、迅速的收集自動(dòng)換 刀系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，包括故障時(shí)間,、故障原因,、換刀次數(shù)、換刀時(shí)間等信息,。將 收集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠性分析,，不僅可以得出刀庫(kù)的MTBF，為評(píng)估同類型刀庫(kù) MTBF做指導(dǎo),，而且能夠通過(guò)故障信息找出刀庫(kù)容易出現(xiàn)故障的部位,，針對(duì)不同 的故障部位提出相應(yīng)的改進(jìn)措施,，能夠極大的縮短時(shí)間，提高該類型刀庫(kù)的可靠 性水平,。并且對(duì)其他類型的刀庫(kù)也具有一定的指導(dǎo)意義,。這就要求試驗(yàn)臺(tái)具備以 下功能：
圓盤式刀庫(kù)自動(dòng)換刀系統(tǒng)故障主要包括功能型故障,、參數(shù)性故障以及狀態(tài)性 故障,。功能性故障主要是自動(dòng)換刀系統(tǒng)由于內(nèi)因因素而產(chǎn)生的故障，如機(jī)械手卡 刀,，導(dǎo)致機(jī)械手電機(jī)過(guò)載而燒壞等,。參數(shù)性故障主要是指刀庫(kù)的相關(guān)性能參數(shù)超 出規(guī)定的變化范圍，如刀盤轉(zhuǎn)位以及機(jī)械手定位不準(zhǔn)確等,。狀態(tài)性故障主要是換 刀系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中由于溫度過(guò)高,、振動(dòng)劇烈以及噪聲過(guò)大而造成的故障。簡(jiǎn)單來(lái) 說(shuō),，圓盤式刀庫(kù)自動(dòng)換刀系統(tǒng)故障就是在規(guī)定的條件和時(shí)間內(nèi),，自動(dòng)換刀系統(tǒng)不 能完成規(guī)定的功能。
試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行數(shù)據(jù),，包括運(yùn)行時(shí)間,、換刀次數(shù)以及換刀系統(tǒng)故障。如附錄1 表A-1所示,。表中包括運(yùn)行日期,、換刀時(shí)間以及每把刀的換刀次數(shù)，試驗(yàn)人員需 要把這些數(shù)據(jù)歸類總結(jié)以及檢查這些數(shù)據(jù)是否有出現(xiàn)偏差的地方,，分析人員根據(jù) 這些數(shù)據(jù)計(jì)算換刀頻率,；如附錄1表A-2,主要是記錄刀庫(kù)運(yùn)行中出現(xiàn)的故障現(xiàn) 象、故障部位,、故障原因以及故障處理,，并且記錄下當(dāng)日的試驗(yàn)員以及維修人員， 以便分析人員能夠及時(shí)迅速的找到先關(guān)人員咨詢情況,；
現(xiàn)場(chǎng)加工中心的試驗(yàn)對(duì)象是精工機(jī)床中的YP系列圓盤式刀庫(kù),，數(shù)據(jù)采集時(shí) 間是從加工中心精工機(jī)床調(diào)試完成后開(kāi)始的。選取了從2011年~2013年間的加 工中心精工機(jī)床,。通過(guò)附錄1表A-3記錄每臺(tái)精工機(jī)床現(xiàn)場(chǎng)加工中出現(xiàn)的有關(guān)圓 盤式刀庫(kù)的故障,，并判斷該故障是否是關(guān)聯(lián)故障，將每臺(tái)機(jī)床出現(xiàn)的關(guān)聯(lián)故障通 過(guò)附錄1表A-7進(jìn)行統(tǒng)計(jì),。將統(tǒng)計(jì)結(jié)果整理,，具體見(jiàn)附錄2表B-1,從附錄2表 B-1中可以看出YP系列圓盤刀庫(kù)在2011~2013年共出現(xiàn)92次故障。
本章研宄了一種混合編程方法,，用戶以及企業(yè)通過(guò)該方法能夠直接對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采 集的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行建模與分析,，并且能夠直觀的觀測(cè)由于數(shù)據(jù)的變化而導(dǎo)致的模 型參數(shù)與圖形的變化,。
Matlab是集數(shù)值分析、矩陣分析,、信號(hào)處理以及圖形處理的高性能的編程軟 件,，其計(jì)算以及圖形生成能力較強(qiáng),，但是Matlab的可視化界面功能比較弱,，不 能及時(shí)的觀察由于數(shù)據(jù)的變化而導(dǎo)致的參數(shù)以及模型的變化，只能根據(jù)數(shù)據(jù)的變 化被動(dòng)從新運(yùn)行程序求取參數(shù),，然后根據(jù)參數(shù)求取模型,。
回轉(zhuǎn)工作臺(tái)系統(tǒng)作為加工中心的一個(gè)比較典型的力學(xué)振動(dòng)系統(tǒng)，其工作過(guò) 程中,，既要考慮因原動(dòng)力（電機(jī)）作用產(chǎn)生的強(qiáng)迫振動(dòng),，還要考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（蝸 輪蝸桿傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)）在加工過(guò)程中發(fā)生的顫振[5](—種動(dòng)不穩(wěn)定現(xiàn)象）,。這 些振動(dòng)一旦與工作臺(tái)系統(tǒng)的固有頻率接近,，將嚴(yán)重影響加工中心的生產(chǎn)效率。
在可靠性數(shù)據(jù)中,，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)是對(duì)數(shù)量更多的產(chǎn)品進(jìn)行收集,，能更真實(shí)地的反 應(yīng)刀庫(kù)及機(jī)械手的狀況，因此現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果更權(quán)威的對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造 給予評(píng)價(jià),，能夠更真實(shí)地反應(yīng)產(chǎn)品趨于成熟期的可靠性水平,。由此可見(jiàn)，現(xiàn)場(chǎng)數(shù) 據(jù)是很重要的可靠性數(shù)據(jù),，對(duì)其進(jìn)行收集也是必不可少的,。