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活塞异形销孔结构可以改善活塞内部应力集中情况，延长活塞的使用寿命，但由于其结构的特殊性，传统的加工方法难以加工，论文针对精密活塞异形销孔镗削加工难题，研究开发一种集镗刀径向微位移实时检测反馈与驱动控制功能于一体的嵌入式GMA智能镗杆闭环控制技术，构建了一套高精度的活塞异形销孔自动镗削闭环数控系统。 第1章介绍论文的研究背景及意义，然后对活塞异形销孔精密镗削技术、超磁致伸缩执行器的发展及其应用、异形孔精密加工镗刀微位移实时检测与误差分离方法、超磁致伸缩执行器迟滞非线性建模技术与微位移控制策略等研究现状进行综述分析，指出目前嵌入式GMA活塞异形销孔精密镗削研究中所存在的一些问题，从而明确本文的研究内容和选题意义。最后，对论文的主要研究内容和结构进行了说明。 第2章针对活塞异形销孔镗削时径向微位移的实时检测问题，建立一种基于双电涡流传感器和误差分离技术的实时检测准两点法。根据检测位置与镗刀刀尖位移的几何关系，将镗刀位移测量转化为镗杆某截面在特定角度方向上的微位移测量。建立了基于正交安装双电涡流传感器和主轴旋转编码器进行数据获取的准两点法数学模型，并对影响其检测精度的因素进行了分析。采用误差分离技术对混入数据中的偏心误差、圆度误差以及主轴径向回转误差等进行分离和补偿。设计了检测装置安装支架，建立了基于NI高速采集卡、DSP高速处理器及Labview编程语言的镗刀位移实时检测软硬件系统。最后，在镗刀恒定进给、三角波进给、椭圆进给三种情况下对准两点法的有效性进行了实验验证。 第3章以准两点法实时检测技术为基础，设计了两种不同的嵌入式GMA智能镗杆闭环控制策略，为验证闭环控制策略的有效性，对开环逆补偿控制、前馈+反馈复合PID闭环控制、重复控制三种控制策略的精度与抗干扰性能进行了仿真实验研究。首先，分析典型异形销孔加工轨迹数学模型，明确嵌入式GMA智能镗杆的控制需求。建立基于P-I模型的智能镗杆迟滞非线性模型，对其参数进行了辨识，并得到用于迟滞补偿的P-I逆模型。然后，建立嵌入式GMA智能镗杆前馈+反馈复合PID闭环控制策略，设计了增量型数字PID控制器，采用衰减曲线法与经验法相结合对PID控制器各参数进行了整定。为进一步提高智能镗杆性能，创新引入重复控制策略用于嵌入式GMA智能镗杆控制，建立了智能镗杆重复控制闭环系统，并对其稳定性进行了理论验证，设计并分析了重复控制的信号产生模型，以便于其DSP编程实现。最后，建立了嵌入式GMA智能镗杆的Matlab仿真模型，开展了不同控制策略下对典型信号的跟踪性能与抗干扰性能仿真研究，并对仿真结果进行了对比分析。 第4章构建了基于闭环反馈控制技术的嵌入式GMA智能镗杆异形销孔加工性能实验数控系统。根据衍生式系统的设计原理，明确精密镗削实验系统需求，设计软硬件的总体实现方案。硬件方面，采用PC管理与数据处理加DSP实时控制的上、下位机联合控制结构，对DSP控制板、接口电路、硬件滤波、采集转换等模块进行设计实现，对实验室现有的精密主轴镗床进行机械和电气结构改造，自动模式下可实现DSP对机床动作的数字控制，保证异形销孔镗削精度不受人为因素影响。软件方面，设计了基于Labwindows的上位机控制软件，以“向导式”人机交互的形式实现异形销孔复杂镗削工艺的简化;分析了不同控制策略的软件实现流程，编写了基于CCstudio平台的DSP实时控制程序;采取计算与测试相结合的方式，对DSP闭环控制的实时性进行了定量分析。 第5章为检验相关理论、方法、策略以及软硬件系统的有效性，在构建的性能实验平台上进行基于嵌入式GMA智能镗杆构件的活塞异形销孔精密镗削闭环控制技术的性能实验和应用加工研究。控制性能实验包括:在开环逆补偿控制、前馈+反馈复合PID闭环控制、重复控制三种控制策略下的静态轨迹跟踪实验、动态轨迹跟踪实验、抗干扰性能实验，得出其跟踪误差。应用实验包括:在三种控制策略下的锥形销孔加工实验、椭圆销孔加工实验，采用课题组开发的异形销孔精密检测装置对加工的销孔轮廓进行检测，得出不同控制策略下销孔轮廓误差。比较分析了在不同工况下，开环与闭环两种控制技术对嵌入式GMA智能镗杆的控制性能。实验结果表明，相比开环控制技术，闭环控制技术精度更高、抗干扰性能更好。 第6章概括全文的主要研究工作，并对将来的研究工作做了展望。