Identificación de Parámetros Modales de Ejes Eléctricos Basada en Subespacio Estocástico Impulsado por Covarianza
Autores: Zhou, Wenhong; Zhong, Liuzhou; Kang, Weimin; Xu, Yuetong; Luan, Congcong; Fu, Jianzhong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Identificación de Parámetros Modales de Ejes Eléctricos Basada en Subespacio Estocástico Impulsado por Covarianza
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Husillos eléctricos
Parámetros modales
Método SSI-cov
Recocido simulado
Algoritmo de agrupamiento difuso C-means
Frecuencias naturales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
Los husillos eléctricos son un componente crítico de las máquinas herramienta controladas numéricamente que afectan directamente la precisión y eficiencia del mecanizado. La identificación precisa de los parámetros modales de un husillo eléctrico es esencial para optimizar el diseño, mejorar el rendimiento dinámico y facilitar el diagnóstico de fallas. Este estudio propone un método de identificación de subespacios estocásticos impulsado por covarianza (SSI-cov) integrado con una estrategia de recocido simulado (SA) y un algoritmo de agrupamiento de C-means difuso (FCM) para lograr la identificación automatizada de parámetros modales para husillos eléctricos. Utilizando tanto simulaciones de elementos finitos como pruebas experimentales realizadas a 22 grados Celsius, se extrajeron las cinco primeras frecuencias naturales del husillo eléctrico en condiciones libres, restringidas y dinámicas. Los resultados experimentales demostraron errores de experimento del 0.17% al 0.33%, del 1.05% al 3.27%, y del 1.29% al 3.31% para los estados libre, restringido y dinámico, respectivamente. En comparación con el método tradicional SSI-cov, el método SA-FCM propuesto mejoró la precisión en un 12.05% al 27.32% en el estado libre, del 17.45% al 47.83% en el estado restringido, y del 25.45% al 49.12% en el estado dinámico. Los errores de identificación de frecuencia se redujeron a un rango de 2.25 Hz a 20.81 Hz, disminuyendo significativamente los errores en modos de orden superior y demostrando la robustez del algoritmo. El método propuesto no requirió intervención manual y podría utilizarse para analizar con precisión los parámetros modales de los husillos eléctricos en condiciones libres, restringidas y dinámicas, proporcionando una solución precisa y confiable para el análisis modal de husillos eléctricos en varios estados dinámicos.
Descripción
Los husillos eléctricos son un componente crítico de las máquinas herramienta controladas numéricamente que afectan directamente la precisión y eficiencia del mecanizado. La identificación precisa de los parámetros modales de un husillo eléctrico es esencial para optimizar el diseño, mejorar el rendimiento dinámico y facilitar el diagnóstico de fallas. Este estudio propone un método de identificación de subespacios estocásticos impulsado por covarianza (SSI-cov) integrado con una estrategia de recocido simulado (SA) y un algoritmo de agrupamiento de C-means difuso (FCM) para lograr la identificación automatizada de parámetros modales para husillos eléctricos. Utilizando tanto simulaciones de elementos finitos como pruebas experimentales realizadas a 22 grados Celsius, se extrajeron las cinco primeras frecuencias naturales del husillo eléctrico en condiciones libres, restringidas y dinámicas. Los resultados experimentales demostraron errores de experimento del 0.17% al 0.33%, del 1.05% al 3.27%, y del 1.29% al 3.31% para los estados libre, restringido y dinámico, respectivamente. En comparación con el método tradicional SSI-cov, el método SA-FCM propuesto mejoró la precisión en un 12.05% al 27.32% en el estado libre, del 17.45% al 47.83% en el estado restringido, y del 25.45% al 49.12% en el estado dinámico. Los errores de identificación de frecuencia se redujeron a un rango de 2.25 Hz a 20.81 Hz, disminuyendo significativamente los errores en modos de orden superior y demostrando la robustez del algoritmo. El método propuesto no requirió intervención manual y podría utilizarse para analizar con precisión los parámetros modales de los husillos eléctricos en condiciones libres, restringidas y dinámicas, proporcionando una solución precisa y confiable para el análisis modal de husillos eléctricos en varios estados dinámicos.