基于多体动力学数控机床精度建模共54页.ppt

⑨)电神越大学 基于多体系统理论的数控落 地铣镗长综合误差建模 主要内容 1.多体系统理论建模发展背景及特点简介 2.多体系统建模理论的介纽 3.多体系统建模理论的应用实例 的北大学 1、多体系统建模理论的发展背景及特点简介 发展背景 数控机床空间误差建模先后经历了几何建模法、误差矩阵法、二次关系 模型法、机构学建模法、刚体运动学法等几个发展阶段。如今它们仍存在着 通用性差、表达困难、易产生认为推导错误等问题。同时现有的数控机床建 模方法,对于不同型的数控机床,必须重新建立不同的误差模型,为此耗费 了大量的人力和物力。 特点 多体系统理论是解决复杂工程系统运动学问题和动力学问题的科学理论 体系,具有很好的通用性和系统性。数控机床是一种能够典型的多体系统 基于多体系统理论,以特有的低序体阵列来描述复杂系统,对数控机床进行 误差分析和建模,不仅能全面考虑影响机床加工精度的各项因素以及相互耦 合情况,是建模过程具有程式化、规范化、约束条件少、易于解决复杂系统 运动问题的优点,非常适宜于机械误差的计算机自动建模。 的北大学 1、多体系统建模理论的介绍 多体系统的运动特征分析方法采用齐次列阵表示点的位置和矢量的姿态,在 多体系统中建立广义坐标系,将多轴机床抽象为多体系统,将在理想条件下 和实际条件下的静态和动态过程中的体间位置和姿态变化以及误差情况作了 统一的、完整的描叙,使多体系统误差的分析变得简单、迅速、明了。 多体系统运动特征分析方法的特点: 1、多体系统几何结构描述方法 用拓扑结构对工程对象进行抽象,用低序体阵列描述拓扑结构中各体之 间的关联性,对多体系统建立广义坐标系,用齐次特征矩阵描述广义坐标系 中各自坐标系之间相对位置和姿态及其变化。 2、多体系统运动特征的描述方法 推导出理想条件下和有误差的实际情况下的多体系统中任意两相邻体之 间各种运动状况的各种特征矩阵,在一般零级运动位置方程的基础上推导出 一般零级运动姿态方程。 3、运动约束描述的方法 根据多轴数控机床相关的多体系统的结构约束与相对运动约束以及多体 系统相对运动位置方程,进一步推导出了相对运动姿态约束方程。 的北大学 多体系统建模理论的介绍 多体系统几何结构描述方法 图1.1多体系统拓扑图 图中设惯性参考系R为B。体,选1体为B,体,然后沿远离 的方向,按自然增长数列,从一个分支到另一个分支 次为各体编号。用以描述多体系统拓扑结构的低序体阵列 通过下列定义的的计算公式得到。 的北大学