基于BPMN2.0的数控铣床主传动系统能耗建模与优化方法研究

发布时间：2024-04-09 19:40

　　数控铣床作为目前应用最广泛的制造业装备之一,量大面广,但往往存在能耗高、能量利用率低的缺点。对数控铣床能耗的研究,既可缓解制造业对环境的压力,又可降低制造企业的运营成本。本文在国家自然科学基金资助项目(51275365)、国家863计划项目(2014AA041504)资助下,以数控铣床中能量需求最大的主传动系统为研究对象,对其能耗建模及能耗优化问题开展研究,旨在为数控铣床节能加工技术提供支撑。首先,分析主传动系统能耗的复杂性及其产生原因,并计算主传动系统启动、准备、空载及负载运行状态下的能耗,利用业务流程建模规范BPMN2.0(business process modeling notation2.0)的符号及语义对主传动系统运行状态执行流程及能耗单元间配合关系进行描述,构建主传动系统BPMN能耗模型,并通过数据关联进行集成,实现主传动系统运行能耗的准确计算。其次,建立以切削速度、进给量、切削深度为优化变量、以主传动系统能耗为优化目标的能耗优化模型;利用带变异算子的人工鱼群算法对优化模型进行求解。以某凸台零件的加工过程为例对上述模型求解方法的可行性和有效性进行了验证。最后,集成以上模型...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 论文选题背景及意义
        1.1.1 论文选题背景
        1.1.2 论文选题意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 数控机床能源消耗研究现状
        1.2.2 数控机床工艺参数优化研究现状
    1.3 论文课题来源
    1.4 论文体系结构及研究内容
第2章 数控铣床主传动系统能耗特性分析
    2.1 数控铣床能耗构成
    2.2 数控铣床主传动系统能耗特性
        2.2.1 主传动系统运行状态分析
        2.2.2 主传动系统能耗单元配合关系分析
    2.3 主传动系统各运行状态下的能耗计算
        2.3.1 启动状态下的主传动系统能耗
        2.3.2 准备状态下的主传动系统能耗
        2.3.3 空载状态下的主传动系统能耗
        2.3.4 负载状态下的主传动系统能耗
        2.3.5 主传动系统运行总能耗
    2.4 本章小结
第3章 基于BPMN2.0 的数控铣床主传动系统能耗建模
    3.1 基于主传动系统能耗特性的BPMN元素符号定义
    3.2 主传动系统BPMN能耗模型构建流程
    3.3 案例分析
        3.3.1 主传动系统BPMN能耗模型
        3.3.2 计算能耗的获取
        3.3.3 测量能耗的获取
        3.3.4 结果分析
    3.4 本章小结
第4章 面向数控铣床主传动系统能耗的切削参数优化
    4.1 数控铣床主传动系统能耗优化模型
        4.1.1 约束条件
        4.1.2 优化变量
        4.1.3 优化目标
    4.2 数控铣床主传动系统能耗优化模型求解
        4.2.1 人工鱼群算法概述
        4.2.2 带变异算子的人工鱼群算法
    4.3 案例分析
        4.3.1 实验条件
        4.3.2 优化结果及分析
    4.4 本章小结
第5章 数控铣床主传动系统能耗优化支持系统
    5.1 软件系统功能与总体框架
    5.2 软件系统功能模块设计及运行流程
        5.2.1 系统功能模块设计
        5.2.2 系统工作流程
    5.3 数控铣床主传动系统能耗优化支持系统应用
        5.3.1 系统主界面
        5.3.2 能耗特性分析模块
        5.3.3 能耗优化模块
        5.3.4 用户管理模块功能及应用
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目



本文编号：3949551