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龙图腾网获悉南京航空航天大学申请的专利基于超声振动装置等效电压的自适应制孔方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116619481B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-25发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310492480.7，技术领域涉及：B26F1/16；该发明授权基于超声振动装置等效电压的自适应制孔方法是由张臣;胡鑫;刘丞让;史亦卿设计研发完成，并于2023-05-04向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于超声振动装置等效电压的自适应制孔方法在说明书摘要公布了：本发明公开了基于超声振动装置等效电压的自适应制孔方法，属超声振动辅助切削加工领域。本发明上位机对于原始信号进行滤波及傅里叶变换处理，得到信号的频率、相位、幅值特征；并建立机电映射模型，以此为理论依据结合提取的信号特征计算得到等效电压，用于表征加工过程中的实时轴向力，作为自适应控制器的输入信号；自适应控制器依据离线辨识的系统过程模型与反映加工策略的参考信号，基于Lyapunov稳定性理论推导得到模型参考自适应控制率，实时计算出激励电压的调整量，并将更新后的激励信号经过超声波发生器施加在超声装置上，实现闭环控制。提升了超声振动辅助钻削过程的稳定性，达到了抑制制孔缺陷、改善加工质量的效果。

本发明授权基于超声振动装置等效电压的自适应制孔方法在权利要求书中公布了：1.一种基于超声振动装置等效电压的自适应制孔方法，其特征在于包括以下过程： 制孔系统包括超声振动辅助钻削装置、超声波发生器、信号采集电路、数据采集卡、上位机、数控机床；其中超声振动辅助钻削装置包括压电换能器与变幅杆，安装在数控机床的电主轴上，实现基本的旋转与进给功能；通过对压电换能器施加交流电压，在普通钻削的基础上施加超声振动，实现超声振动辅助钻削，在一定激励电压幅值范围内，激发振幅与电压呈正相关；超声波发生器根据收到的数字激励信号，将其进行DA转换，并通过电压放大器将信号幅值放大，从而激励超声装置产生振动；其信号采集过程在加工时通过信号采集电路，实时采集超声装置的电压、电流信号，通过数据采集卡进行AD转换，将转换后的数字信号传递至上位机； 在上位机中，数字信号首先通过中值滤波去除过程噪声，其次通过傅里叶变换提取出其中的幅值、频率、相位频域特征，计算出等效电压；参考输入由事先确定的最优钻削策略制订，其值反映的是钻入-钻中-钻出三个钻削阶段内轴向力的期望变化趋势，作为控制系统的控制目标，自适应控制率根据离线辨识得到的超声振动辅助钻削过程传递函数设计，基于此输入实时的等效电压信号，计算得到更新后的激励信号，实现反馈控制，具体步骤如下： 步骤1、信号采集电路提取超声振动辅助钻削过程中装置内部的由于外界负载变化产生的额外电压与电流，通过数据采集卡进行AD转换，将转换后的数字信号传至上位机后，经过中值滤波与快速傅里叶变换，得到电流I、电压V； 信号采集电路由三个电阻Rm1、Rm2、Rm3组成，其中Rm3与超声振动装置内部的压电换能器串联，Rm1与Rm2两者串联构成另一条支路，并与Rm3与压电换能器串联构成的支路并联；压电换能器两端的电压与电流信号通常超出数据采集卡的量程，为了实现采集，由于流经压电换能器的电流信号与Rm3电流信号相等，通过采集Rm3两端电压计算电流；Rm1与Rm2的阻值比值为K，通过Rm2分压，测量Rm1两端的电压信号，结合基尔霍夫电压定律，根据阻值比值计算得到压电换能器两端的电压信号，从而实现电流、电压信号的采集； 步骤2、根据电流与电压信号，计算得到等效电压Ueq，模型表达式为： 其中，Rm1、Rm2为信号采集电路电阻阻值，分别为电阻Rm1、Rm3两端电压信号，为压电换能器两端电压，为信号采集电路支路整体电压， 均为相量的形式，U′为激励解耦后的换能器电压，U′0为静态换能器电压值，经过1-4计算后得到的等效电压用于表征钻削过程中轴向力数值的变化趋势； 步骤3、将等效电压Ueq输入模型参考自适应控制器中，并将其与参考模型输出的参考等效电压比较，得到实时的误差e0，计算方法为： e0t＝ypt-yMt5 yMs＝GMsrps6 其中ypt为加工过程中t时刻实测电信号计算得到的等效电压Ueq，yMt为t时刻参考模型根据参考输入计算得到的参考等效电压，rps为参考输入，GMs为设计的参考模型传递函数； 步骤4、基于等效电压的误差e0，设计模型参考自适应控制率；由于信号类型为数字信号，设计控制率时需要采用离散的形式，对于第k个序列的激励信号值uk，计算方法为： 其中Γ为自适应率调节参数，k1为控制器调节参数，两者的值根据数值仿真模拟的结果确定；ωk分别为k序列下控制系统内部的自适应率与系统输入输出向量，ωk构成如下式所示： ωTk＝[rk,v1 Tk,ypk,v2 Tk]9 其中rk、ypk分别为k序列下的参考输入与实测等效电压Ueq，v1k、v2k为k序列下模型参考自适应控制器中的两个状态变量，其计算公式如下： v1k＝Λv1k-1+buk-110 v2k＝Λv2k-1+bypk-111 其中Λ、b为系统辨识得到的模型参数； 步骤5、超声波发生将上位机控制系统给出的激励信号uk放大，并施加在超声装置上，使得振幅作出自适应调整。

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