多領(lǐng)域物理系統(tǒng)建模仿真技術(shù)

多領(lǐng)域物理系統(tǒng)建模仿真技術(shù)隨首機(jī)床向髙i也高祐方向發(fā)展以■及趙高世切削技術(shù)的廣泛需求“高述切削機(jī)床的廿發(fā)與研兗主耍集屮在鬲述主軸系統(tǒng)、鬲述進(jìn)給系統(tǒng)、機(jī)床總休結(jié)松的改進(jìn)、高性能數(shù)控系統(tǒng)等兒個(gè)方1『?高述切削是高切削汕度、高進(jìn)給率*1小切削量的組合，講給述度為傳統(tǒng)5-10倍.這就要求機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)仃鬲進(jìn)給速度、氏好的加減述特性、高晴度、快響痕、寬調(diào)HI范舉等特性卩I相比充師加二系統(tǒng).高過進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在加匚系統(tǒng)的加I常度*穩(wěn)定性加應(yīng)用范圍I提出了更高的要求.建模仿真技術(shù)是進(jìn)—步研宛設(shè)計(jì)乘統(tǒng)性能的重要手段,如何進(jìn)行高效率、高精度的倩真成了進(jìn)給累統(tǒng)研兗的關(guān)注熱點(diǎn)°機(jī)床進(jìn)給乘統(tǒng)的建模仿車的意2與重耍性主耍從以卜兒個(gè)方ini考慮：(L)機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)泵統(tǒng)模型研發(fā)的耍求L討部件設(shè)計(jì)時(shí).必須葆刻理解各部件在?:『能二件釜件卜的物理特性耍求口瀝乘統(tǒng)建愎與仿直是丨|前通用的乎段-⑵機(jī)床伺服桌統(tǒng)設(shè)計(jì)要求L隨著饑床技術(shù)的快速發(fā)展.對(duì)機(jī)床伺服耕度的要求越來越高-為保込粘度要求.恆服控制方法乜變得驚豆?IM建立伺服控制系統(tǒng)模型是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析以達(dá)到提高機(jī)床精度設(shè)計(jì)的前提條件。機(jī)床優(yōu)化運(yùn)行要求：通過對(duì)機(jī)床性能檢測(cè)(溫升、變形等)評(píng)估，可以優(yōu)化機(jī)床的運(yùn)行，可以帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。建立系統(tǒng)的統(tǒng)一模型是進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)必須完成的工作。仿真開發(fā)效率的要求：半前，國(guó)內(nèi)機(jī)床技術(shù)發(fā)展與國(guó)外相比還有一定的差距,機(jī)床齊系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)變得復(fù)雜而難掌握。機(jī)床仿真模型庫(kù)的開發(fā)應(yīng)用，可以在較短的時(shí)冋內(nèi)搭建仿真系統(tǒng)模型，有效地提高機(jī)床的建模效率，降低開發(fā)周期’基于上述考慮，機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)對(duì)各種彤響因子都提出了要求，為高精度的模擬進(jìn)給系統(tǒng)，迫切需要能快速構(gòu)建機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)統(tǒng)一仿真模型。作為機(jī)床的“執(zhí)行乎”，機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)是由機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等不同分系統(tǒng)構(gòu)成的有機(jī)整體，這些子系統(tǒng)分屬于不同的學(xué)科領(lǐng)域?齊個(gè)子系統(tǒng)間存在著多物理過程及多參雖復(fù)雜耦合關(guān)系.而機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能研紀(jì)由各個(gè)子系統(tǒng)間的耦合關(guān)系和系統(tǒng)輸入等因素決定.且子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能也不是僅Itl單個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)就能完全確定的.它還受與Z耦合的其他子系統(tǒng)的影響。為建立進(jìn)給系統(tǒng)的統(tǒng)一模型.技術(shù)難題在于如何實(shí)現(xiàn)進(jìn)給系統(tǒng)內(nèi)部多領(lǐng)域間的統(tǒng)一耦合。LI前針對(duì)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)性能研究的越來越多.但仍然局限于分系統(tǒng)或針對(duì)單領(lǐng)域.很少涉及到多個(gè)領(lǐng)域間的統(tǒng)一建模與仿真，冋時(shí)基于多領(lǐng)域址綱難統(tǒng)一，這無疑制約了系統(tǒng)仿真精度?；诳谇八媾R的問題，部分學(xué)者?采用不同的建模方法和技術(shù)途徑探索出了進(jìn)給系統(tǒng)的多領(lǐng)域建模與仿真，大都采用基數(shù)據(jù)的建模方式.在考慮領(lǐng)域間的耦合關(guān)系時(shí)有一定的局限性：而基于統(tǒng)一語言Modelica的建模方法以其諸多優(yōu)點(diǎn)(可實(shí)現(xiàn)參數(shù)化、欖塊化、圖形化建模等)成功應(yīng)用于汽車工業(yè)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等復(fù)雜系統(tǒng)的建模仿真方而，實(shí)現(xiàn)了在同一軟件平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)多領(lǐng)域物理系統(tǒng)模型的組裝，解決了異構(gòu)環(huán)境數(shù)據(jù)交互問題，實(shí)現(xiàn)了多領(lǐng)域雖綱的統(tǒng)一。為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)床的高速、高效、高精發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)建模方法已滿足不了發(fā)展需求。本文將甬繞機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的多領(lǐng)域耦合建模與仿真展幵研究.結(jié)合具有優(yōu)勢(shì)的多領(lǐng)域建模技術(shù).提出采用統(tǒng)一語育Modclica的建模方法來實(shí)現(xiàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的模塊化建模仿真.建立機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的模型庫(kù).構(gòu)建機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的統(tǒng)一仿真嘆型，從而可實(shí)現(xiàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的高效建模.有利于進(jìn)行機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的多領(lǐng)域耦合訪真和整體性能分析.提高仿真分析精度。該研究的展開為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)床的統(tǒng)一建嘆奠定了基礎(chǔ)。1.2多領(lǐng)域物理系統(tǒng)建模仿真技術(shù)多領(lǐng)域物理系統(tǒng)建模仿真技術(shù)是將機(jī)械、電子、液壓、控制等不同學(xué)科領(lǐng)域的模型組裝成為一個(gè)可以協(xié)同仿真的耦合仿真系統(tǒng)模型⑺。多領(lǐng)域系統(tǒng)的建模技術(shù)經(jīng)歷了從單一領(lǐng)域獨(dú)立建模到多卞領(lǐng)域統(tǒng)一建模、而向過程建模到而向?qū)ο蠼L的發(fā)展階段。該技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車、航空航人E行器等復(fù)雜多領(lǐng)域產(chǎn)品(涵孟了機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等多個(gè)領(lǐng)域)的特性研究，故要完整準(zhǔn)確的描述復(fù)雜產(chǎn)品的行為，就必須建立各領(lǐng)域子系統(tǒng)的整體耦合模型進(jìn)行協(xié)同仿真⑴?？谇?，多領(lǐng)域建模仿真技術(shù)方法主要有3種：基于接口的建模方法、基于高層體系結(jié)構(gòu)的建模方法和基于統(tǒng)一語言的建模方法?；诮涌诘亩囝I(lǐng)域建模仿真方法基于接口的多領(lǐng)域建欖方法先利用某領(lǐng)域商用仿真軟件完成模型構(gòu)建，再通過各領(lǐng)域商用仿真軟件zmj的接口，實(shí)現(xiàn)多領(lǐng)域建模，仿真過程通常利用各領(lǐng)域商用仿真軟件提供的協(xié)同仿真功能?實(shí)現(xiàn)不同領(lǐng)域模型Z冋的協(xié)同仿真⑷，如圖L1所示。女11,福特公司應(yīng)用ADAMS和Xmaih軟件對(duì)車輛姿態(tài)控制系統(tǒng)VAC建模仿真?:Visteon公司應(yīng)用ADAMS和MATLAB軟件建模仿真以開發(fā)轉(zhuǎn)矩控制器⑹。圖1.1基于接口的協(xié)同仿真莎個(gè)商用軟件實(shí)現(xiàn)的務(wù)領(lǐng)域建模仿直與基于接□的莎領(lǐng)域建模方法相對(duì)應(yīng)的.閔此該方法具有基于接口的多領(lǐng)域建模方法的諸多玦點(diǎn)，主要體現(xiàn)在：仿真軟件需提供軟件接口，建立接口處耦合關(guān)系，才能實(shí)現(xiàn)多領(lǐng)域建模：軟件接口屬商業(yè)公司私有，不具備幵放性與標(biāo)準(zhǔn)性，擴(kuò)充困難?；诟邔芋w系結(jié)構(gòu)(HLA)的多領(lǐng)域建模仿真方法1995年，美國(guó)國(guó)防建欖與仿真辦公空制定了征國(guó)防部范圉內(nèi)建立一個(gè)通用的仿真

技術(shù)框架的建模與仿真主計(jì)劃以保證各種仿真應(yīng)用間的互操作性。技術(shù)框架的核心是高層體系結(jié)構(gòu)HLA(HighLevelofArchiieciure),7,oHLA用于構(gòu)造大規(guī)模仿真模型，解決應(yīng)用集成問題，已彼IEEE接收為標(biāo)準(zhǔn)。HLA定義的聯(lián)邦系統(tǒng)是為實(shí)現(xiàn)某個(gè)特定仿真口的而建立的仿真系統(tǒng)，具有幵放性和可擴(kuò)展性。該聯(lián)邦系統(tǒng)中包含若干聯(lián)邦成員、聯(lián)邦對(duì)發(fā)以及各仿真模型接口數(shù)據(jù)和運(yùn)行時(shí)間支撐系統(tǒng)RTKRun-Timelnfrasiruciure)o很拯HLA的規(guī)則，聯(lián)邦成員Z間的數(shù)據(jù)通信必須通過RTI?RTI類似于??軟總線二聯(lián)邦成員存聯(lián)邦運(yùn)行過程中可隨時(shí)??插入”。同基于接口建模法相同之處在于建模人員也需應(yīng)用不同商業(yè)軟件建立模型，不同的是，與軟件接口無關(guān)，采用HLA方法將模型A輸出變雖映射到模型B輸入變雖，對(duì)象類DIT1,T2仿真模型B對(duì)象類DIT1,T2仿真模型BIT3圖1.2基于HLA的多領(lǐng)域建陸模型輸入與輸出變雖Z間的映射基于HLA的建模法克服了基于接口的建模法的諸多缺陷，較好的實(shí)現(xiàn)了多領(lǐng)域系統(tǒng)的建模仿真，但仍然存在著如下缺點(diǎn)：領(lǐng)域組件建模需得到各領(lǐng)域商用仿真工具的合作：人為割裂各領(lǐng)域子系絨間的耦合，實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)集成較困難：針對(duì)不同仿真應(yīng)用配苴編寫代碼，在多個(gè)求解器步長(zhǎng)協(xié)調(diào)方而存在技術(shù)難題?；诮y(tǒng)一建模語言的多領(lǐng)域建模方法基于統(tǒng)一建模語言的多領(lǐng)域建模方法具有建立與領(lǐng)域無關(guān)的通用模型的能力，可實(shí)現(xiàn)任意特定領(lǐng)域的統(tǒng)一建模?由『其模型描述形式相同，故基r統(tǒng)一建模語肓的多領(lǐng)域建模方法能夠?qū)崿F(xiàn)不同領(lǐng)域模型間的無縫集成。7()年代后期，HildingElmqvist提出了采用微分和代數(shù)方程式描述不同物理系統(tǒng)的而向?qū)ο?ObjectOriented)的多領(lǐng)域建模方法叫該方法對(duì)不同領(lǐng)域如電氣、機(jī)械領(lǐng)域的對(duì)象分別進(jìn)行建模，并存放于不同數(shù)據(jù)庫(kù)中的不同口錄下。而向?qū)ο蟮慕铑I(lǐng)域建模方法具有數(shù)據(jù)封裝、繼承和層次化等特征。容易實(shí)現(xiàn)模型的重用，減少錯(cuò)誤的發(fā)生?；谶@種想法,先后出現(xiàn)了較多的基于統(tǒng)一語言的建模方法,如鍵合圖叫系統(tǒng)圖㈣、pciri網(wǎng)等，在總結(jié)和歸納先前多種方法的基礎(chǔ)上，歐洲仿真界F1997年提出的一種針對(duì)復(fù)雜物理系統(tǒng)建模和仿真問題的基于方程的統(tǒng)一建模語言Modelica,它采用而向?qū)ο蠛徒M件的思想，對(duì)不同領(lǐng)域物理系統(tǒng)的模型進(jìn)行統(tǒng)一表述，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一建模，支持層次結(jié)構(gòu)建模，且Midclica語言口帶有可重用的機(jī)械、電子、液壓、控制、熱流等領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)和擴(kuò)展庫(kù)。在基于Modelica實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜物理系統(tǒng)建模與仿真平臺(tái)下可實(shí)現(xiàn)工程實(shí)際中多領(lǐng)域物理系統(tǒng)的可視化建模，如圖1.3所示的基FModelica語言建立的簡(jiǎn)單電路圖，該方法不僅可以調(diào)用Modelica標(biāo)準(zhǔn)模型庫(kù)和用戶擴(kuò)展庫(kù)建立幵放式可重用的設(shè)計(jì)機(jī)械、電子、液壓、控制等領(lǐng)域的多領(lǐng)域復(fù)雜物理系統(tǒng)的可視化模型，而且還可以用戶自定義的領(lǐng)域模型庫(kù)，實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域知識(shí)的重用山)?；贛odelica語言的多領(lǐng)域建模方法主要優(yōu)點(diǎn)'2，1：建模方便。該方法支持陳述式建模、非因果建模、而向?qū)ο蠼：瓦B續(xù)混合建模，其中口帶的幵放性標(biāo)準(zhǔn)模型庫(kù)模型可擴(kuò)展、可重用、可拖放建模等優(yōu)點(diǎn)亦可方便實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)的高過伯度建模：模型重用性高。非因果建模表述方程關(guān)系簡(jiǎn)單易讀，根據(jù)類比性可通過直接調(diào)用或稍加修改模型來仿真相似類型的問題：無需符號(hào)處理。對(duì)比以往的建模方法，其非因果建模便用戶從繁瑣的模型方程推導(dǎo)中解脫出來，陳述式建模使方程更具可讀性，模型更有效：建模與仿真相對(duì)獨(dú)立。用戶只需知道怎樣通過方程描述仿真模型的行為，而不需關(guān)心模型的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)。圖1.3基于Modelica建立的物理模型圖鑒于上述基于Modelica語言的多領(lǐng)域建模法的各種優(yōu)勢(shì)?該方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)、電、液、控等領(lǐng)域。國(guó)外方而，隨著Modelica語言的不斷改進(jìn)成熟，Modelica建模法己經(jīng)幵始應(yīng)用于電動(dòng)汽車系統(tǒng)"I、機(jī)械多體系統(tǒng)小1、熱動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)"I電力系統(tǒng)卩旬等系統(tǒng)的建模與仿真：國(guó)內(nèi)方而，隨Z也展幵了基于Modelica語言的建模仿真應(yīng)用，如華北工學(xué)院的發(fā)動(dòng)機(jī)部件模型庫(kù)幵發(fā)"I、上海交通大學(xué)的燃?xì)鉁u輪仿真模型建立I闔，廣州工業(yè)大學(xué)對(duì)芯片機(jī)的多領(lǐng)域建模與仿真（冋，山東科技大學(xué)的機(jī)電液控耦合系統(tǒng)仿真㈤I,華屮科大學(xué)的Mworks平臺(tái)的開發(fā)“等。1.3進(jìn)給系統(tǒng)建模研究現(xiàn)狀復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品的多領(lǐng)域物理系統(tǒng)建模仿真技術(shù)一直是機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新的焦點(diǎn).同時(shí)也是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。該技術(shù)側(cè)重于系統(tǒng)層次的性能分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過建立進(jìn)給系統(tǒng)的多領(lǐng)域模型并進(jìn)行虛擬試驗(yàn)可精確、快捷預(yù)測(cè)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的性能。U前國(guó)內(nèi)外有關(guān)進(jìn)給系統(tǒng)統(tǒng)一模型的設(shè)計(jì)、建模、分析、優(yōu)化等方而的研究和開發(fā)己展幵。在國(guó)外.1997lg,K.Srinivasan等通過對(duì)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)及其控制方式調(diào)査研究發(fā)現(xiàn).要減小系統(tǒng)的加工誤差.進(jìn)給系統(tǒng)要滿足調(diào)速范圉寬、定位精度準(zhǔn)、克服負(fù)載能力強(qiáng)、快速響應(yīng)性以及多軸控制精度高等要求.綜述探討驅(qū)動(dòng)器、電力傳動(dòng)裝過、機(jī)械支承結(jié)構(gòu)和傳感器佶號(hào)處理中的摩擦阻尼特性、控制方式等對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)加工誤差的彤響，從控制、電子、機(jī)械三方而預(yù)測(cè)了進(jìn)給系統(tǒng)需要改進(jìn)和研究的方向。1999年，R.Gunlhcr,W.Marlin”就在IEEE/ASME智能機(jī)電一體化會(huì)議上提出了應(yīng)用CAx軟件來建立機(jī)床機(jī)電一體化模型來評(píng)估和優(yōu)化機(jī)床動(dòng)態(tài)特性的統(tǒng)一建模思想，初步建立了考慮機(jī)械、控制、軟件部分相互作用的多體動(dòng)力學(xué)模型，重點(diǎn)對(duì)機(jī)床控制部分的響應(yīng)特性以及機(jī)械部分的振動(dòng)特性進(jìn)行了分析。YAllinias等（釦機(jī)床權(quán)威學(xué)者早期也幵始探討LI前的虛擬機(jī)床技術(shù)及其所而臨的挑戰(zhàn)，并探討了如何將涉及到多學(xué)科領(lǐng)域的機(jī)床動(dòng)態(tài)模型中機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和控制技術(shù)應(yīng)用于機(jī)床完整建模與仿真。隨后，進(jìn)給系統(tǒng)各領(lǐng)域的建模仿真如雨后春筍般出現(xiàn)。如K.Erkorkmaz,YAllinias"在通過建立的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)統(tǒng)一模型基礎(chǔ)上，探討了一種可識(shí)別其動(dòng)態(tài)參數(shù)和摩擦特性的方法，并通過卡爾曼濾波器檢測(cè)阻尼力矩，建立了軸的動(dòng)態(tài)摩擦模型。M-Ebrahimi,R.Whalley1261采用方塊圖建模方法通過將系統(tǒng)中彈性部件的一系列連接用整體剛度替代來實(shí)現(xiàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的建模仿真，突出了克服摩擦與間隙等菲線性特性中剛度的重要性，建立了機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的整體剛度模型，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)化非線性系統(tǒng)模型的參數(shù)優(yōu)化。為適應(yīng)機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝過的高速高精發(fā)展要求，M.S.kim,S.C.Chung'271提出了同時(shí)考慮驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)控制的綜合設(shè)計(jì)方法.該方法不僅要獲収驅(qū)動(dòng)裝過的數(shù)學(xué)模型.而且要選擇合適的控制算法.該方法使模型的動(dòng)態(tài)特性更接近實(shí)際。Y.Allinias,A.Vcrl等（絢綜述了機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與控制，分別概述了機(jī)械結(jié)構(gòu)模型（滾珠絲杠與直線電機(jī)）、控制驅(qū)動(dòng)模型以及檢測(cè)模型的設(shè)計(jì)要領(lǐng)，探討了機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的虛擬模型，并提出了口前進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析與驅(qū)動(dòng)控制的工程設(shè)計(jì)原則與所而臨的挑戰(zhàn).總結(jié)出摩擦、間隙補(bǔ)償、實(shí)時(shí)補(bǔ)償、控制算法、熱變形、兒何變形等控制技術(shù)的不斷創(chuàng)新是推動(dòng)口前進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)一步向高速高精發(fā)展的不變課題。在國(guó)內(nèi)?機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的統(tǒng)一建模的研究也逐步在幵展。為了適應(yīng)機(jī)床的高速化發(fā)展，進(jìn)給系統(tǒng)除了采用經(jīng)過改進(jìn)的滾珠絲杠以外.又出現(xiàn)了直線電機(jī)和并聯(lián)虛擬機(jī)構(gòu)等新型的高速進(jìn)給方式，但直線電機(jī)和并聯(lián)機(jī)虛擬機(jī)構(gòu)的成本高與技術(shù)不完善等問題，還未彼廣泛接受，滾珠絲杠在高速進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中仍占主導(dǎo)地位|29-301.有關(guān)高速滾珠絲杠建模仿真技術(shù)的進(jìn)一步研究還在繼續(xù)。女II,東北大學(xué)與沈陽(yáng)第一機(jī)床廠對(duì)研制幵發(fā)的CHH6125臥式車削中心滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)建立了多剛體動(dòng)力學(xué)模型，通過一定的簡(jiǎn)化推導(dǎo)出加速度數(shù)學(xué)模型，討論了機(jī)床進(jìn)給加減連特性，提出進(jìn)給系統(tǒng)主要部件改進(jìn)方法以提高驅(qū)動(dòng)性能。張曉樂等（別為研究銃床進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度與動(dòng)靜態(tài)性能穩(wěn)定性，利用Matlab/Simulink軟件對(duì)伺服系統(tǒng)進(jìn)行建模.并采用ADAMS完成參數(shù)化樣機(jī)模型。華中科技大學(xué)的吳吳（列將機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)劃分為有機(jī)關(guān)聯(lián)的單學(xué)科系統(tǒng)（機(jī)械子系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)與控制子系統(tǒng)），對(duì)子系統(tǒng)分別建模后，應(yīng)用ADAMS/MATLAB實(shí)現(xiàn)聯(lián)合仿真以研究機(jī)械部分的摩擦非線性特性.但未考慮熱變形及間隙等影響因素。董玉紅等為提高機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)性能.在如何提高系統(tǒng)性能與優(yōu)化設(shè)計(jì)方而做了大雖的研剜心5".37列，如應(yīng)用阿克曼極點(diǎn)配呂法設(shè)計(jì)系統(tǒng)反饋控制器以精準(zhǔn)獲得剛度對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的彤響、通過修改Simulink模擬的實(shí)際系統(tǒng)中的伺服控制參數(shù)來研究系統(tǒng)響應(yīng)特性、采用rnallab工具箱S1S0設(shè)計(jì)器設(shè)計(jì)機(jī)床伺服系統(tǒng)的校止補(bǔ)償器以修止控制精度、建立進(jìn)給伺服系統(tǒng)統(tǒng)一模型以研究摩擦與間隙對(duì)系統(tǒng)性能的彤響等，但針對(duì)不同的特性研究對(duì)模型進(jìn)行了大雖簡(jiǎn)化.未考慮熱變形，且停留在理論層而，沒有相關(guān)實(shí)驗(yàn)支撐。上述國(guó)內(nèi)外研究均考慮了機(jī)床的動(dòng)力學(xué)特性，忽略了機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)熱變形。而機(jī)床在加工過程中的加工誤差的40%~70%都來口于熱變形網(wǎng)，機(jī)床的高速化致使進(jìn)給系統(tǒng)熱變形在不斷增加，因此，有必要建立機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的熱模型以進(jìn)一步研究其熱變形對(duì)機(jī)床加工性能的形響。熱變形引起的加工誤差的主要熱源削來門于軸承發(fā)熱、齒輪傳動(dòng)與液壓油的摩擦熱、離合器嚙合發(fā)熱、電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)熱、導(dǎo)軌發(fā)熱、切削熱以及外部環(huán)境熱源等，由這些熱源引起熱誤差分為兩類：一類是與位移無關(guān)的熱誤差（僅是溫度的嗨數(shù)）.一類是與位移有關(guān)的熱誤差（是位移和溫度的嗨數(shù)）。建立熱模型以預(yù)測(cè)進(jìn)給系統(tǒng)熱誤差的研究的方法有多種.如多元回歸分析、改進(jìn)后的集中容雖法、最小二乘法和有限元法等。Huang（m應(yīng)用多元回歸法分析滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)的熱變形,將前后軸承以及螺母處的溫度設(shè)過為分析模型的獨(dú)立變雖以預(yù)測(cè)滾珠絲杠的熱變形雖，S.K.Kim'421等采用改進(jìn)后的集中容雖法來分析滾珠絲杠的熱變形引起的位移偏差,并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)預(yù)估熱變形雖，但多元回歸分析與改進(jìn)后的集中容雖法必須要通過試驗(yàn)來測(cè)試計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，限制了其應(yīng)用范I荊。XiaJunyong等"I采用最小二乘法建立絲杠熱學(xué)模型以研究其熱動(dòng)力特性，但模型仿真模擬時(shí)需先識(shí)別系統(tǒng)模型，過程比較緊瑣。有限元法是目前熱分析中應(yīng)用最廣泛的方法,如Schmill等何根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式推導(dǎo)了機(jī)械