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数控机床几何误差混合径向基函数参数化建模
1
作者
苏哲
郭世杰
+1 位作者
李帅
吕贺
《机电工程》
北大核心
2025年第2期339-350,共12页
针对数控机床几何误差参数化建模不够快速、准确的问题,提出了一种基于混合径向基函数插值(MRBFI)的几何误差参数化建模方法。首先,基于多体系统理论与齐次变换方法,建立了数控机床的综合误差模型;然后,根据测量辨识得到的机床几何误差...
针对数控机床几何误差参数化建模不够快速、准确的问题,提出了一种基于混合径向基函数插值(MRBFI)的几何误差参数化建模方法。首先,基于多体系统理论与齐次变换方法,建立了数控机床的综合误差模型;然后,根据测量辨识得到的机床几何误差项数据,构建了混合径向基函数插值方程,利用最小二乘法与水滴优化算法(WDO),对方程中的宽度系数以及权重系数进行了寻优,在WDO中加入了自适应步长调整,提高了迭代的速度与精度;最后,根据得到的最优解,建立了几何误差径向基函数的参数化模型,利用拟合优度量化了径向基函数插值拟合的精确性,将其应用于对数控机床的几何误差补偿,并比较了补偿前后的球杆仪圆轨迹,从而对结果进行了评估。研究结果表明:混合径向基函数插值拟合优于传统的正交多项式拟合,均方根误差与平均绝对误差较正交多项式拟合减少了52%和65%,误差补偿后圆轨迹圆度误差平均降低了45.2%。该方法可用于数控机床的几何误差补偿,其建模原理简单明了、模型精度高。
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关键词
数控机床几何误差补偿
参数化模型
混合径向基函数插值
几何误差补偿
水滴优化算法
自适应步长调整
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职称材料
基于切比雪夫多项式的数控机床几何误差参数化建模
被引量：
23
2
作者
郭然
付国强
+1 位作者
孙磊
傅建中
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第5期336-343,共8页
为了快速精确地建立机床几何误差项数学模型,提出了一种基于切比雪夫多项式的参数化建模方法。首先针对测量得到的机床基本几何项数据,将机床相应运动轴进给量转化为切比雪夫变量。其次将切比雪夫变量代入不同阶次的切比雪夫多项式得到...
为了快速精确地建立机床几何误差项数学模型,提出了一种基于切比雪夫多项式的参数化建模方法。首先针对测量得到的机床基本几何项数据,将机床相应运动轴进给量转化为切比雪夫变量。其次将切比雪夫变量代入不同阶次的切比雪夫多项式得到相应的值。然后根据切比雪夫基函数值和切比雪夫变量用多元线性回归方法获得相应的系数,得到关于切比雪夫基函数的数学模型。最后将运动轴进给量与切比雪夫变量之间的转化关系代入得到基本几何误差项的数学模型。建模过程简单且易程序化,切比雪夫多项式的高逼近精度使得建立的模型精度高。将所有几何误差项参数化模型代入机床几何误差模型综合数学模型,从而可得到机床工作空间几何误差场分布。以MV-5A三轴立式加工中心为例,将各个几何误差项参数化模型代入机床几何误差模型中得到该机床综合几何误差数学模型,进而得到该机床工作空间几何误差场分布,为机床设计和误差补偿提供了理论依据。
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关键词
数控机床
几何误差
参数化建模
切比雪夫多项式
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职称材料
数控机床几何误差正弦低次多项式参数化建模与应用研究
被引量：
22
3
作者
郭世杰
武建新
+1 位作者
乔冠
唐术锋
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第10期136-146,共11页
为实现数控机床几何误差项的精准建模,提出了基于遗传算法-量子粒子群算法(GA-QPSO)的正弦低次多项式(SLP)参数化建模方法。基于多体系统理论和齐次坐标变换方法,建立机床几何误差空间模型。以SLP预测值与实测值构建适应度函数,将牛顿...
为实现数控机床几何误差项的精准建模,提出了基于遗传算法-量子粒子群算法(GA-QPSO)的正弦低次多项式(SLP)参数化建模方法。基于多体系统理论和齐次坐标变换方法,建立机床几何误差空间模型。以SLP预测值与实测值构建适应度函数,将牛顿迭代法作为遗传算子并通过GA变异操作进行粒子群速度变异,利用GA交叉算子实现量子粒子群与个体极值及全局极值的交叉操作,通过QPSO算法进行混合优化前期局部的快速收敛并实现SLP拟合。通过拟合优度检验量化了几何误差项SLP参数化模型的预测性能。实例验证结果表明,基于GA-QPSO混合算法的SLP拟合可精准预测几何误差项的数值,误差补偿后圆轨迹误差指标平均降低了61.2%,更适合作为机床几何误差项的预测和补偿模型。
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关键词
数控机床
几何误差
参数化建模
正弦低次多项式
误差补偿
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职称材料
题名
数控机床几何误差混合径向基函数参数化建模
1
作者
苏哲
郭世杰
李帅
吕贺
机构
内蒙古工业大学机械工程学院
内蒙古自治区机器人与智能装备技术重点实验室
出处
《机电工程》
北大核心
2025年第2期339-350,共12页
基金
国家自然科学基金资助项目(52065053,52365058,52365064)
内蒙古关键技术攻关项目(2021GG0255)
+3 种基金
内蒙古自治区高等学校创新团队发展计划支持项目(NMGIRT2213)
内蒙古自治区直属高校基本科研业务费项目(ZTY2023005,JY20230043)
内蒙古自治区高等学校青年科技英才支持计划项目(NJYT23043)
内蒙古自然科学基金资助项目(2023LHMS05018,2023LHMS05017)。
文摘
针对数控机床几何误差参数化建模不够快速、准确的问题,提出了一种基于混合径向基函数插值(MRBFI)的几何误差参数化建模方法。首先,基于多体系统理论与齐次变换方法,建立了数控机床的综合误差模型;然后,根据测量辨识得到的机床几何误差项数据,构建了混合径向基函数插值方程,利用最小二乘法与水滴优化算法(WDO),对方程中的宽度系数以及权重系数进行了寻优,在WDO中加入了自适应步长调整,提高了迭代的速度与精度;最后,根据得到的最优解,建立了几何误差径向基函数的参数化模型,利用拟合优度量化了径向基函数插值拟合的精确性,将其应用于对数控机床的几何误差补偿,并比较了补偿前后的球杆仪圆轨迹,从而对结果进行了评估。研究结果表明:混合径向基函数插值拟合优于传统的正交多项式拟合,均方根误差与平均绝对误差较正交多项式拟合减少了52%和65%,误差补偿后圆轨迹圆度误差平均降低了45.2%。该方法可用于数控机床的几何误差补偿,其建模原理简单明了、模型精度高。
关键词
数控机床几何误差补偿
参数化模型
混合径向基函数插值
几何误差补偿
水滴优化算法
自适应步长调整
Keywords
cnc
machine
tools
geometric
errors
compensation
parametric
model
mixed radial basis function interpolation(MRBFI)
geometric
error compensation
water drop optimization algorithm
adaptive step adjustment
分类号
TH161 [机械工程—机械制造及自动化]
TG659 [金属学及工艺—金属切削加工及机床]
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职称材料
题名
基于切比雪夫多项式的数控机床几何误差参数化建模
被引量：
23
2
作者
郭然
付国强
孙磊
傅建中
机构
浙江衢州广播电视大学机械系
浙江大学机械工程学院
出处
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第5期336-343,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(51175461)
文摘
为了快速精确地建立机床几何误差项数学模型,提出了一种基于切比雪夫多项式的参数化建模方法。首先针对测量得到的机床基本几何项数据,将机床相应运动轴进给量转化为切比雪夫变量。其次将切比雪夫变量代入不同阶次的切比雪夫多项式得到相应的值。然后根据切比雪夫基函数值和切比雪夫变量用多元线性回归方法获得相应的系数,得到关于切比雪夫基函数的数学模型。最后将运动轴进给量与切比雪夫变量之间的转化关系代入得到基本几何误差项的数学模型。建模过程简单且易程序化,切比雪夫多项式的高逼近精度使得建立的模型精度高。将所有几何误差项参数化模型代入机床几何误差模型综合数学模型,从而可得到机床工作空间几何误差场分布。以MV-5A三轴立式加工中心为例,将各个几何误差项参数化模型代入机床几何误差模型中得到该机床综合几何误差数学模型,进而得到该机床工作空间几何误差场分布,为机床设计和误差补偿提供了理论依据。
关键词
数控机床
几何误差
参数化建模
切比雪夫多项式
Keywords
cnc machine tools geometric errors parametric modeling chebyshev polynomials
分类号
TH161.21 [机械工程—机械制造及自动化]
TG659 [金属学及工艺—金属切削加工及机床]
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职称材料
题名
数控机床几何误差正弦低次多项式参数化建模与应用研究
被引量：
22
3
作者
郭世杰
武建新
乔冠
唐术锋
机构
内蒙古工业大学机械工程学院
出处
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第10期136-146,共11页
基金
内蒙古自然科学基金(2019BS05008)
中央引导地方科技发展计划(2020SZY0084)
+1 种基金
国家重点研发计划(2019030037)
国家自然科学基金(61763036)项目资助
文摘
为实现数控机床几何误差项的精准建模,提出了基于遗传算法-量子粒子群算法(GA-QPSO)的正弦低次多项式(SLP)参数化建模方法。基于多体系统理论和齐次坐标变换方法,建立机床几何误差空间模型。以SLP预测值与实测值构建适应度函数,将牛顿迭代法作为遗传算子并通过GA变异操作进行粒子群速度变异,利用GA交叉算子实现量子粒子群与个体极值及全局极值的交叉操作,通过QPSO算法进行混合优化前期局部的快速收敛并实现SLP拟合。通过拟合优度检验量化了几何误差项SLP参数化模型的预测性能。实例验证结果表明,基于GA-QPSO混合算法的SLP拟合可精准预测几何误差项的数值,误差补偿后圆轨迹误差指标平均降低了61.2%,更适合作为机床几何误差项的预测和补偿模型。
关键词
数控机床
几何误差
参数化建模
正弦低次多项式
误差补偿
Keywords
cnc
machine
tool
geometric
error
parametric
modeling
sinusoidal low-order polynomial
error compensation
分类号
TG659 [金属学及工艺—金属切削加工及机床]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
数控机床几何误差混合径向基函数参数化建模
苏哲
郭世杰
李帅
吕贺
《机电工程》
北大核心
2025
0
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下载PDF
职称材料
2
基于切比雪夫多项式的数控机床几何误差参数化建模
郭然
付国强
孙磊
傅建中
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015
23
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
数控机床几何误差正弦低次多项式参数化建模与应用研究
郭世杰
武建新
乔冠
唐术锋
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
22
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