通過對第四章中的式(4-17)分析后可知,，可以通過多種途徑達到降低精工加工中心 主傳動系統(tǒng)能耗的目的：如改進工件加工工藝,，優(yōu)化加工時間,，降低工件加工過 程中的待機空載時間,；合理規(guī)范精工加工中心操作方法,，降低精工加工中心加工過程中的 輔助系統(tǒng)能耗和各種機械損耗等,。接下來通過具體的分析得到主傳動系統(tǒng)相應(yīng)的 節(jié)能優(yōu)化措施,。
精工龍門加工中心懸浮的機械橫梁是由雙電磁懸浮系統(tǒng)共同控制,，因此本章對兩 個電磁懸浮系統(tǒng)的耦合狀況進行了分析。通過對兩個電磁懸浮系統(tǒng)的受力分析并利用 牛頓第二定律推導(dǎo)出兩個電磁懸浮系統(tǒng)的耦合定量關(guān)系,。耦合的存在并不都是不利 的,，由于兩個電磁懸浮系統(tǒng)由機械橫梁連接在一起，所以可以使兩個電磁懸浮系統(tǒng)具 有強迫的協(xié)調(diào)同步性能,，利用機械耦合可以提高兩個電磁懸浮系統(tǒng)的同步性能提高加 工精度,。在耦合存在的基礎(chǔ)上設(shè)計了氣隙,、速度雙重交叉耦合同步控制來降低兩個懸 浮系統(tǒng)的同步誤差。仿真結(jié)果表明氣隙,、速度交叉耦合同步控制可以很好地減小兩個 懸浮系統(tǒng)懸浮氣隙的同步偏差,。
由第三章知兩個電磁懸浮系統(tǒng)具有一定的耦合關(guān)系,。當(dāng)懸浮系統(tǒng)啟動時機械橫梁 偏離水平位置或者其中一個電磁懸浮系統(tǒng)受到干擾使橫梁偏離時,，兩個電磁懸浮系統(tǒng) 的懸浮氣隙都會同時發(fā)生變化，進而電磁力會發(fā)生相應(yīng)的變化,。如果認(rèn)為受到的耦合 影響是一種干擾時,，則應(yīng)該對耦合的系統(tǒng)進行解耦控制。使得兩個存在耦合關(guān)系的系 統(tǒng)解耦成兩個獨立的子系統(tǒng),，從而一個系統(tǒng)的變化完全不會影響到另外一個系統(tǒng),。本 章采用逆系統(tǒng)解耦控制。
為了處理模式識別的問題Vapnik提出了支持向量機的想法,，通過的不斷研究和 探索,，支持向量機知識理論取得了很大的進展。支持向量機可以被用來尋找線性可分 情況下的最優(yōu)分類面,。最優(yōu)分類面不僅要求能將兩類不同的數(shù)據(jù)正確地分類(訓(xùn)練失 敗率接近0),，而且還要盡可能的使它們的分類間距到達******。SVM是為了能夠?qū)ふ?到一個滿足分類要求的超平面而被研發(fā)出來的,，并且它需要使訓(xùn)練集中的點距離這個 分類面達到的距離最遠,，也就是說希望能夠?qū)ふ业揭粋€分類面使它雙側(cè)的空白地區(qū)盡 可能的大。過兩種不同類型的樣本,，離分類面最近的，并且能夠平行于最優(yōu)分類面- 超平面Hu H2的訓(xùn)練樣本就稱為支持向量,。
如圖2.5所示,，圓盤式刀庫可靠性試驗臺主要由以下七個部分組成：1.控 制柜,，用于實現(xiàn)對自動換刀系統(tǒng)的控制作用,，囊括電氣系統(tǒng)、下位機PLC以及 上位機VB控制程序等,；2.地平鐵,，作為平面基準(zhǔn)以及橫向?qū)蜃饔茫ＷC試 驗臺能夠準(zhǔn)確的實現(xiàn)自動換刀,，同時地平鐵材料選擇HT200,具有很好的減震作 用,；3,下支撐架，連接上支架以及地平鐵作用,，且能夠自由調(diào)節(jié)試驗臺位置以 及微調(diào)自動換刀系統(tǒng)位置,；4.上支架,，連接下支架以及刀庫主體，且能夠微調(diào) 上下以及左右相對位置,；5.自動換刀系統(tǒng),，試驗臺主體部分；6.虛擬主軸,，用 虛擬主軸代替真實主軸完成換刀動作簡單實用,；7.虛擬主軸位置調(diào)節(jié)墊板，在 橫向上自由調(diào)節(jié)虛擬主軸位置以及縱向上微調(diào)虛擬主軸位置,。
啟動與關(guān)閉控制電路的功能：控制整個電路的正常啟動與關(guān)閉，同時具備在 突發(fā)狀況下能夠迅速有效的切掉電源的功能,。整個電路的啟動與關(guān)閉控制電路如 圖2.10所示。
選擇PLC型號要根據(jù)具體需要的輸入輸出端口數(shù)目以及PLC的存儲容量大 小來選定，同時也要考慮到通訊協(xié)議模式,，為后面編程做準(zhǔn)備,。經(jīng)過統(tǒng)計，如下 表2.2 PLC輸入接線端口,、2.3 PLC輸出接線端口所示,，可以看出，PLC輸入接 線端口至少需要11個,，輸出接線端口至少需要6個,。總共至少需要17個I/O輸 入輸出接點,。
本章設(shè)計并搭建了盤式刀庫可靠性試驗臺,。首先設(shè)計了試驗臺的基本結(jié)構(gòu)， 試驗臺主要包括下支架,、上支架以及虛擬主軸等部件,，并在這些部件上設(shè)計了微 調(diào)結(jié)構(gòu)以及預(yù)留了傳感器安裝位置，便于后期對試驗臺的調(diào)試,；其次設(shè)計了電氣 系統(tǒng),，主要包括啟動與開閉控制電路、三相電機控制電路以,、單相強電控制電路 以及單相弱電控制電路，保證對執(zhí)行機構(gòu)動作的控制,；最后完成對控制程序的設(shè) 計,，主要包括上位機VB程序控制以及下位機PLC程序控制,，保證對自動換刀 系統(tǒng)的控制以及數(shù)據(jù)的記錄功能。
搭建完圓盤式刀庫可靠性試驗臺后,，首先讓試驗臺空刀運轉(zhuǎn)至少一個月,，每 天至少運轉(zhuǎn)五個小時以上,，這樣做的目的是為了消除早期故障。試驗臺在運行之 初,，由于刀庫本身以及各個支架和虛擬主軸制造的缺陷,，導(dǎo)致刀庫可靠性試驗臺 的故障率比較高，故在做可靠性試驗之前應(yīng)該消除這些缺陷,。早期故障排除之后,， 應(yīng)該按照規(guī)定的可靠性試驗方法，進行換刀試驗,，在不改變失效機理的前提下,， 加速暴露換刀系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，同時在試驗過程中要對不同的故障信息進行及時 有效的記錄和處理,。
實驗室故障數(shù)據(jù)是從圓盤式刀庫自動換刀系統(tǒng)試驗臺搭建完成后，滿刀運轉(zhuǎn) 一個月以后開始記錄的,。選取了從2011年~2013年間的故障數(shù)據(jù),。通過附錄1 表A-2對實驗室自動換刀系統(tǒng)故障進行記錄，并判斷故障類型,，將試驗臺試驗過 程中出現(xiàn)的關(guān)聯(lián)故障通過附錄1表A-6進行統(tǒng)計,。統(tǒng)計結(jié)果見表4.2。