一种铝锂合金薄件多点伺服自适应校正方法及系统与流程

本申请属于铝锂合金领域，尤其涉及一种铝锂合金薄件多点伺服自适应校正方法及系统。

背景技术：

1、铝锂合金具有密度低、比刚度高、强度高及抗疲劳性能良好等特点，已广泛应用于航空航天和高端装备制造领域，尤其在飞行器蒙皮、壁板壳体等薄壁结构件中具有重要作用。然而，该类铝锂合金薄件在成形加工、热处理及装配过程中，容易受到残余应力释放、材料各向异性和外部载荷等因素的共同影响，产生挠曲变形，使其三维形貌偏离设计要求。为满足薄壁结构件高几何精度的制造需求，通常需要在制造后期对薄件实施形貌校正。多点伺服校正技术通过多个空间分布的伺服执行机构对工件表面施加协调位移，能够驱动薄壁曲面逐步向目标形状逼近，是实现大尺寸曲面薄件高精度形貌控制的重要技术手段。该过程要求各执行机构与工件可靠贴合，并根据形貌偏差输出相应法向位移，因此需要稳定、高效的协同控制系统作为支撑。

2、由于薄壁曲面具有连续介质特性，各校正点之间存在明显的空间耦合效应，某一位置的伺服动作不仅会改变局部位移，还会引起周边区域甚至整体形貌的连锁响应，普通独立点对点控制策略难以有效处理这种全局相互作用。同时，铝锂合金薄件在不同空间形变模式下的刚度响应差异较大，控制系统在逼近目标形貌的过程中，难以同时兼顾全局响应速度和局部精度收敛，常规固定控制参数也难以适应校正过程中误差状态的实时变化。更重要的是，在多点协同强制形变过程中，曲面局部容易出现形貌畸变；若缺少对空间高阶变形趋势的监测与约束，可能引发局部曲率突增，造成材料表面隐性损伤，并使积分运算持续累加无效误差，进一步导致校正指令震荡甚至系统发散。因此，亟需一种能够解耦多点干涉、动态调节控制参数并抑制局部形貌突变的铝锂合金薄件校正方法。

技术实现思路

1、根据本发明的一方面，提出一种铝锂合金薄件多点伺服自适应校正方法，用于解耦多点干涉、调节控制参数并控制局部形貌突变，包括如下步骤：

2、获取铝锂合金薄件当前与目标三维形貌数据，计算校正点法向形貌误差并形成误差向量，依次对单一校正点伺服执行机构施加法向步进位移，测量全体校正点法向位移跟随值，拼接列向量形成远场影响矩阵，并进行奇异值分解，得到奇异值矩阵、左奇异向量矩阵及右奇异向量矩阵；

3、设定模态空间的并联pi控制器，比例增益为对角矩阵，对角元素根据所述奇异值矩阵中对应奇异值的倒数关系并据全体形貌误差的全局范数调整，积分增益为对角矩阵，对角元素据对应模态在积分周期的能量耗散速率进行有界调度，将误差向量经左奇异向量矩阵投影至模态空间生成模态误差向量，利用比例增益与积分增益对模态误差向量进行计算生成模态控制输出量；

4、实时监测由校正点重构曲面的高斯曲率变化率，当任一区域高斯曲率变化率的绝对值超阈值时，对模态控制输出量中的高阶空间频率模态分量置零，并冻结其积分累加，将处理后的模态控制输出量经右奇异向量矩阵映射至执行机构空间生成伺服指令，待高斯曲率变化率回落至阈值内，按照预设恢复规则恢复分量输出，并对冻结期间保持的积分累加值执行限幅或重置处理后恢复积分累加控制。

5、根据本发明的另一方面，提出一种铝锂合金薄件多点伺服自适应校正系统，包括如下模块：

6、计算模块，用于获取铝锂合金薄件当前与目标三维形貌数据，计算校正点法向形貌误差并形成误差向量，依次对单一校正点伺服执行机构施加法向步进位移，测量全体校正点法向位移跟随值，拼接列向量形成远场影响矩阵，并进行奇异值分解，得到奇异值矩阵、左奇异向量矩阵及右奇异向量矩阵；

7、生成模块，用于设定模态空间的并联pi控制器，比例增益为对角矩阵，对角元素根据所述奇异值矩阵中对应奇异值的倒数关系并据全体形貌误差的全局范数调整，积分增益为对角矩阵，对角元素据对应模态在积分周期的能量耗散速率进行有界调度，将误差向量经左奇异向量矩阵投影至模态空间生成模态误差向量，利用比例增益与积分增益对模态误差向量进行计算生成模态控制输出量；

8、输出模块，用于实时监测由校正点重构曲面的高斯曲率变化率，当任一区域高斯曲率变化率的绝对值超阈值时，对模态控制输出量中的高阶空间频率模态分量置零，并冻结其积分累加，将处理后的模态控制输出量经右奇异向量矩阵映射至执行机构空间生成伺服指令，待高斯曲率变化率回落至阈值内，按照预设恢复规则恢复分量输出，并对冻结期间保持的积分累加值执行限幅或重置处理后恢复积分累加控制。

9、本发明对铝锂合金薄件多点伺服校正过程中的空间融合与变形突变问题，通过构建并分解远场影响矩阵，表示了多执行机构间的干涉效应。将空间的形貌误差投影至模态空间实现解耦，根据奇异值反映的柔度响应强弱及全局误差状态灵活调节比例增益，并根据同一模态内的能量耗散速率调度积分增益，提升了多点协同控制的收敛速度与稳定性，降低了多轴干涉导致的校正震荡。同时，采用带符号高斯曲率的变化率作为成形安全指标，在局部形变剧烈时及时切断经空间振荡度判定的高阶模态输出并冻结积分，减少了局部屈曲、起皱及过度变形等问题的产生，并降低了高阶模态恢复过程中因控制量突变导致二次振荡的风险，在保证较高精度校正的同时，保障了薄件结构的安全与成形质量。

1.一种铝锂合金薄件多点伺服自适应校正方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取铝锂合金薄件当前与目标三维形貌数据，计算校正点法向形貌误差并形成误差向量，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依次对单一校正点伺服执行机构施加法向步进位移，测量全体校正点法向位移跟随值，拼接列向量形成远场影响矩阵，并进行奇异值分解，得到奇异值矩阵、左奇异向量矩阵及右奇异向量矩阵，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述比例增益为对角矩阵，对角元素根据所述奇异值矩阵中对应奇异值的倒数关系并据全体形貌误差的全局范数调整，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述积分增益为对角矩阵，对角元素据对应模态在积分周期的能量耗散速率进行有界调度，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将误差向量经左奇异向量矩阵投影至模态空间生成模态误差向量，利用比例增益与积分增益对模态误差向量进行计算生成模态控制输出量，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实时监测由校正点重构曲面的高斯曲率变化率，当任一区域高斯曲率变化率的绝对值超阈值时，对模态控制输出量中的高阶空间频率模态分量置零，并冻结其积分累加，包括：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将处理后的模态控制输出量经右奇异向量矩阵映射至执行机构空间生成伺服指令，待高斯曲率变化率回落至阈值内，按照预设恢复规则恢复分量输出，并对冻结期间保持的积分累加值执行限幅或重置处理后恢复积分累加控制，包括：

9.一种铝锂合金薄件多点伺服自适应校正系统，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述获取铝锂合金薄件当前与目标三维形貌数据，计算校正点法向形貌误差并形成误差向量，包括：