實驗(yan)名(ming)稱：基于超(chao)聲橢圓振動(dong)切削裝(zhuang)置的穩定(ding)性控(kong)制(zhi)方法

　　測試目的：作為一種特(te)種加(jia)工技術，超(chao)聲(sheng)橢圓(yuan)振動(dong)切削(xue)(xue)的工作狀態要比常規(gui)切削(xue)(xue)更加(jia)復雜，切削(xue)(xue)效果還(huan)受(shou)到切削(xue)(xue)裝置(zhi)的多項振動(dong)參數影響(xiang)，所以要想實現(xian)對超(chao)聲(sheng)橢圓(yuan)振動(dong)切削(xue)(xue)狀態的穩(wen)定性(xing)(xing)控(kong)制，不能單(dan)一地對某項參數如振動(dong)頻率、輸出(chu)位移進行控(kong)制，必須同時考慮(lv)這(zhe)(zhe)些參數的穩(wen)定。于是根據研究成果，將這(zhe)(zhe)幾(ji)項方(fang)法結合到一起(qi)后，設(she)計了(le)超(chao)聲(sheng)橢圓(yuan)振動(dong)切削(xue)(xue)的狀態穩(wen)定性(xing)(xing)控(kong)制方(fang)法。

　　測試設備(bei)：電壓放大器、信號發生器、超聲(sheng)振動(dong)切削裝置等(deng)。

　　圖1：超聲(sheng)橢圓振動切(qie)削狀(zhuang)態(tai)穩定性控(kong)制過程示意(yi)圖

　　實驗過程：

　　搭(da)建穩定性控(kong)制系(xi)統(tong)(tong)(tong)，在完成了穩定性控(kong)制系(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)模(mo)塊設計(ji)后，還需要(yao)對其進(jin)行測試才能進(jin)入到實(shi)(shi)驗階(jie)段，一(yi)(yi)方面(mian)保證建立的(de)(de)(de)控(kong)制系(xi)統(tong)(tong)(tong)可以很好的(de)(de)(de)實(shi)(shi)現控(kong)制方法，另(ling)一(yi)(yi)方面(mian)可以對控(kong)制系(xi)統(tong)(tong)(tong)中的(de)(de)(de)一(yi)(yi)些參數(shu)進(jin)行優(you)化(hua)，為后續的(de)(de)(de)實(shi)(shi)驗提供數(shu)據支撐。

　　仿真測試：

　　圖2：仿真測試橢(tuo)圓振動切削(xue)裝置輸(shu)出波形

　　以虛擬的(de)(de)(de)橢圓振(zhen)動切削裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)共振(zhen)頻率(lv)為20kHz，位移(yi)振(zhen)幅為3μm作為調整目標進(jin)行(xing)仿(fang)真分析，在控(kong)制過程中(zhong)通過利(li)用NIUSB-6361多功能(neng)I/0設備(bei)上運行(xing)的(de)(de)(de)波形(xing)圖表程序對裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)電壓、電流以及估計振(zhen)幅進(jin)行(xing)采集并顯示，采樣(yang)率(lv)為200kHz，與實際實驗中(zhong)的(de)(de)(de)采樣(yang)率(lv)相當。

　　該仿真模擬首先給予超(chao)聲橢圓振動切(qie)削裝置一(yi)個初(chu)始激(ji)勵電壓，使其(qi)在空載狀(zhuang)態時處于諧振狀(zhuang)態，然后在運行過(guo)程(cheng)中(zhong)通(tong)過(guo)手動增減變量(liang)的方(fang)式對超(chao)聲橢圓振動裝置當前的位(wei)移施加一(yi)個突變，即模擬切(qie)削過(guo)程(cheng)中(zhong)切(qie)削載荷等(deng)因素對振幅(fu)的影(ying)響，通(tong)過(guo)觀察(cha)波(bo)形圖表上(shang)的波(bo)形曲線來評估控制系(xi)統的有效性。

　　實驗結果：

　　如圖2所(suo)示(shi)，是本次(ci)仿真中(zhong)虛擬的(de)(de)(de)橢圓振(zhen)(zhen)動(dong)切削裝(zhuang)置(zhi)輸出的(de)(de)(de)信號，分(fen)別代(dai)表了(le)(le)(le)仿真過(guo)程中(zhong)頻(pin)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)和振(zhen)(zhen)幅的(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)。在(zai)圖中(zhong)1處(chu)，是裝(zhuang)置(zhi)啟動(dong)后(hou)(hou)(hou)初(chu)(chu)次(ci)達(da)到(dao)穩(wen)定(ding)狀態，即(ji)模(mo)擬的(de)(de)(de)空載時(shi)裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)啟動(dong)；圖中(zhong)2處(chu)（2.5ms時(shi)刻）和3處(chu)（5.0ms時(shi)刻）分(fen)別施加了(le)(le)(le)一個(ge)擾動(dong)，使裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)工作頻(pin)偏離了(le)(le)(le)共(gong)振(zhen)(zhen)頻(pin)率(lv)(lv)，同時(shi)裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)幅也下(xia)降(jiang)了(le)(le)(le)，但(dan)是在(zai)穩(wen)定(ding)性控制(zhi)系統的(de)(de)(de)調(diao)整(zheng)下(xia)又迅速穩(wen)定(ding)到(dao)了(le)(le)(le)目標狀態。其(qi)中(zhong)，對于頻(pin)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)曲線(xian)，頻(pin)率(lv)(lv)初(chu)(chu)次(ci)穩(wen)定(ding)用(yong)時(shi)0.4ms左(zuo)右(you)，后(hou)(hou)(hou)續(xu)施加100Hz的(de)(de)(de)大跳變(bian)(bian)(bian)(bian)也在(zai)0.3ms左(zuo)右(you)后(hou)(hou)(hou)即(ji)達(da)到(dao)穩(wen)定(ding)；對于振(zhen)(zhen)幅的(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)曲線(xian)，振(zhen)(zhen)幅初(chu)(chu)次(ci)穩(wen)定(ding)用(yong)時(shi)1ms左(zuo)右(you)，后(hou)(hou)(hou)續(xu)施加0.5μm的(de)(de)(de)大跳變(bian)(bian)(bian)(bian)也在(zai)0.5ms左(zuo)右(you)后(hou)(hou)(hou)即(ji)達(da)到(dao)穩(wen)定(ding)。

　　電壓放大器推薦(jian)：ATA-2048

　　圖：ATA-2048高壓放大器指標參數

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