基于机电信息融合的高速精密电主轴动态运行品质检测与评价方法

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51775423
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0511.机械测试理论与技术
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

As the mechatronics functional unit of high-speed cutting, the dynamic performance and running accuracy of the motorized spindle are the key factors to determine the machining quality and efficiency, however, some obstacles currently affect its development, especially separate to use electromechanical information, difficult to extract dynamic information, and scant to combine quality evaluation. In view of these problems, this research project is focused on the detection and evaluation methods of dynamic operation quality with the combined electromechanical information of the high-speed & high-precision motorized spindle. Firstly, the coupling model of electromechanical system between the three-phase stator current excitation and the rotary mechanical components response of the motorized spindle is constructed, which is used to reveal the role of electromechanical coupling characteristics influence on dynamic performance of the motorized spindle. Secondly, the orthogonal centering measurement and dynamic decoupling methods based on four-point method of rotary accuracy of the high-speed & high-precision motorized spindle, the feature vector demodulation and state identification methods of electromechanical information based on the three-phase current signal of the high-speed & high-precision motorized spindle, both methods are used to achieve the quantitative characterization of rotary accuracy and the current characteristics identification of electromechanical information, respectively. Finally, the dynamic multi-source information from the performance and accuracy detections are integrated to realize the consistency evaluation for the comprehensive running quality of the high-speed & high-precision motorized spindle. Through the research of this project, we hope to be able to provide a set of systematic technology of dynamic performance detection and operation quality evaluation, which could be very helpful to improve the systematic design and the manufacturing process optimization of the high-speed & high-precision motorized spindle.
电主轴作为实现高速切削的机电一体化功能部件,其动态性能与运行精度成为决定加工品质与效率的关键因素。针对高速精密电主轴机电信息分离应用、动态特性获取困难、品质评价融合不足的问题,本项目重点研究基于机电信息融合的高速精密电主轴动态运行品质检测与评价方法,构建由三相定子电流激励与回转部件机械响应之间的机电系统耦合作用模型,揭示高速精密电主轴机电特性对其动态运行性能的影响规律;研究基于四点法的高速精密电主轴动态回转精度正交定心测量与解耦分离方法和基于三相电流信号的电主轴机电信息空间/矢量解调及特征融合表征与识别方法,实现对高速精密电主轴运行回转精度的量化表征和机电动态特性的电流特征辨识;最后将动态多源机电检测信息有机融合,实现对高速精密电主轴综合品质的一致性评价。通过本项目的研究,力求为高速精密电主轴提供一套动态性能检测与运行品质评价的系统技术,并有效支撑高速精密电主轴系统设计改进与制造工艺优化。

结项摘要

高速精密电主轴作为现代高速加工技术的核心部件之一,广泛应用于各种数控加工中心和高性能机床。由于电主轴作为实现高速切削的机电一体化功能部件,其动态性能与运行精度成为决定加工品质与效率的关键因素。因此,本项目以检测高速精密电主轴动态运行性能关联信息为目标,研究基于机电信息融合的高速精密电主轴动态运行品质检测与评价方法。根据“运行精度检测——动态性能测试——动态运行品质检测与评价”的研究主线,重点研究了高速精密电主轴机电关联作用模型、电主轴动态回转误差测量与误差分离方法、基于三相电流信号的电主轴运行状态识别与检测方法,实现了基于机电信息融合的高速精密电主轴动态运行品质的一致性评估。. 在高速精密电主轴机电关联作用模型研究中,给出了高速精密电主轴动态机电关联作用模型和机电驱动特性与系统动态响应、运行精度关系,进一步描述机电耦合系统瞬态过程中的能量转换和信息传递规律。对于回转误差的高精度测量来说,提出了基于四点法的电主轴动态回转误差测量与误差分离方法,并在此基础上给出了基于弦线截交关系的回转误差在线动态评价建模方法,这可以揭示转子动态机电特性与运行精度的广义关联关系。对于基于三相电流信号的电主轴运行状态识别与检测方法研究,提出了基于线性搜索随机共振的电流弱特征信息提取与识别定性分析方法,结合电机内部的电磁信息,研究了基于多频率特征耦合的电主轴机电关联信息融合表征与识别方法。最后,利用基于三相电流融合信息的高速精密电主轴健康状态评估方法和动态运行精度评估方法,建立了机电关联信息融合的高速精密电主轴动态运行品质的一致性评估。. 本研究的开展将进一步加强以提高高速精密电主轴运行稳定性为目标的运行性能综合检测评价方法研究,可为精密数控机床、高速转子等高速精密回转装置的动态性能测试提供重要的理论与技术支撑。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(4)
基于参数优化变分模态分解的交流变频电机转子断条故障识别方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    电工技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李睿彧;刘飞;梁霖;罗爱玲;徐光华
  • 通讯作者:
    徐光华
Four-Point Method in the Measurement and Separation of Spindle Rotation Error
四点法测量和分离主轴回转误差
  • DOI:
    10.1109/tmech.2020.3002342
  • 发表时间:
    2021-02-01
  • 期刊:
    IEEE-ASME TRANSACTIONS ON MECHATRONICS
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Liu, Fei;Liang, Lin;Liu, Dan
  • 通讯作者:
    Liu, Dan
Measurement and evaluation of cylindricity deviation in Cartesian coordinates
直角坐标圆柱度偏差的测量与评价
  • DOI:
    10.1088/1361-6501/abcc17
  • 发表时间:
    2021-03-01
  • 期刊:
    MEASUREMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Liu, Fei;Liang, Lin;Liu, Dan
  • 通讯作者:
    Liu, Dan
A novel detection method for diagnosis of rotor eccentricity in three-phase induction motor
一种诊断三相异步电动机转子偏心的新检测方法
  • DOI:
    10.1088/1361-6501/ac06fe
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Measurement Science and Technology
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Khalique Umair;Guanghua Xu;Zhang Xining;Fei Liu;Shahzad Ahmad;Xun Zhang;Jin Zhao
  • 通讯作者:
    Jin Zhao

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其他文献

L.lactis KLDS4.0325产细菌素发酵培养基的响应面优化
  • DOI:
    10.13386/j.issn1002-0306.2016.07.019
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    食品工业科技
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王娜娜;李婉;于上富;刘飞;霍贵成
  • 通讯作者:
    霍贵成
The transitivity of geodesic flows on rank 1 manifolds without focal points
无焦点的 1 阶流形上测地流的传递性
  • DOI:
    10.1016/j.difgeo.2018.05.007
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    Differential Geometry and its Applications
  • 影响因子:
    0.5
  • 作者:
    刘飞;Zhu Xiongfeng
  • 通讯作者:
    Zhu Xiongfeng
锤片式粉碎机三角形筛片的设计及试验研究
  • DOI:
    10.13427/j.cnki.njyi.2018.07.013
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    农机化研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王海庆;玛纳拉苏仁;田海清;刘飞;赵满全;刘伟峰
  • 通讯作者:
    刘伟峰
政府数字化转型与地方治理绩效:治理环境作用下的异质性分析
  • DOI:
    10.19735/j.issn.1006-0863.2021.11.11
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国行政管理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘飞;王欣亮
  • 通讯作者:
    王欣亮
不同表面活性剂对合成介孔氧化镁晶体性质的影响
  • DOI:
    10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2017.05.004
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    人工晶体学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨凯旭;赵莺;杨潍嘉;许争;曹建新;刘飞
  • 通讯作者:
    刘飞

其他文献

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刘飞的其他基金

面向轮对重型机床的车轮踏面多维廓形在机测量及动态行为评价
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
面向轮对重型机床的车轮踏面多维廓形在机测量及动态行为评价
  • 批准号:
    52275544
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
NAP对幼年氟曝露小鼠的神经保护作用及机制研究
  • 批准号:
    81801310
  • 批准年份:
    2018
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  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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