Identyfikacja siły skrawania na podstawie pomiarów przyspieszeń z zastosowaniem technik regularyzacji

• Autorzy: Powałka B.

Warianty tytułu

EN

Identification of cutting forces using acceleration measurements and regularization techniques

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł prezentuje metodę estymacji sił skrawania na podstawie pomiarów przyspieszeń drgań oraz częstotliwościowej funkcji przejścia. Poprawę uwarunkowania macierzy funkcji przejścia uzyskano przez zastosowanie technik regularyzacji TSVD i Tikhonova powiązane z metodą L-curve. Zastosowanie technik regularyzacji przyniosło poprawę dokładności oszacowania drugiej składowej harmonicznej siły skrawania. Przeprowadzona analiza mierzonych przyśpieszeń z wykorzystaniem krótkoczasowej transformacji Fouriera (STFT) wykazała, że główną przyczyną niedokładności estymacji pierwszej składowej harmonicznej jest niestacjonarność obiektu wynikająca z zachodzących w trakcie obróbki zmian wzajemnego położenia elementów układu korpusowego obrabiarki. Ograniczona skuteczność klasycznych metod regularyzacji sugeruje konieczność opracowania metod wykorzystujących zależności oparte na modelu sił skrawania.

EN

Paper presents estimation of cutting forces on the basis of acceleration measurements and frequency response functions (FRFs). Improvement of FRF matrix is obtained by means of TSVD and Tikhonov regularization techniques and L-curve method. Application of regularization techniques resulted in an improved estimation accuracy of the 2nd harmonic component of the cutting force. Short-Time Fourier Transform (STFT) of the acceleration signals showed that the main reason for the inaccuracy of the 1st harmonic component estimation was the object nonstationarity which was caused by changes of relative location of machine tool elements. Limited effectiveness of general regularization techniques suggests necessity of development of methods that are based on the model of cutting forces.

Słowa kluczowe

PL

częstotliwościowa funkcja przejścia; siła skrawania; identyfikacja; przyspieszenie; regularyzacja

EN

frequency transfer function; cutting force; identification; acceleration; regularization

• Wydawca: Wydawnictwo Wrocławskiej Rady FSNT NOT
• Czasopismo: Inżynieria Maszyn
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 16, z. 1/2
• Strony: 113--125
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz.

Twórcy

autor

Powałka B.

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki

Bibliografia

• [1] STEVENS K.K., 1987, Force identification problems - an overview, Proceedings of the SEM Spring Conference on Experimental Mechanics, Houston.
• [2] TIKHONOV A.N., 1963, Solution of incorrectly formulated problems and the regularization method, Soviet Math. Dokl., 4/1035-1038.
• [3] LIU Y., SHEPARD W.S., 2005, Dynamic force identification based on enhanced least squares and total leastsquares schemes in the frequency domain, Journal of Sound and Vibration, 282/37-60.
• [4] ALLEN M., 1974, The relationship between variable selection and data augmentation and a method for prediction, Technometrics, 16/125-127.
• [5] GOLUB G.H., HEATH M., WAHBA G., 1979, Generalized cross-validation as a method for choosing a good ridge parameter, Technometrics, 21/2/215-223.
• [6] HANSEN P.C., 1992, Analysis of discrete ill-posed problems by means of the L-curve, SIAM Rev., 34/561-580.
• [7] BUSBY H. R., TRUJILLO D. M., 1997, Optimal regularization of an inverse dynamics problem, Computers and Structures, 63/243-248.
• [8] CHOI H.G., THITE A.N., THOMPSON D.J., 2007, Comparison of methods for parameter selection in Tikhonov regularization with application to inverse force determination, Journal of Sound and Vibration, 304/894-917.
• [9] POWAŁKA B., DHUPIA J., ULSOY G., KATZ R., 2008, Identification of machining force model parameters from acceleration measurements, International Journal for Manufacturing Research, 3/265-284.
• [10] MOROZOV A., 1966, On the solution of functional equations by the method of regularization, Soviet Math. Dokl., 7/414-417.