电火花加工自适应控制系统及方法_3

文档序号:8953621阅读:来源:国知局
,采 用递归最小二乘法对其进行计算:
[0109]
[0110] 进一步可表达为:
[0111]
[0112]
[011引
[0114]其中A (t)是遗忘因子,运里取常数A (t) = 0. 995
[0"引 其中口货=[?持-巧,-峨-1,巧,…W台-2,斯-雌-1,巧,.…雌-2,斯-1唯-3,研f
[011引其中
v(t,0) =y(t)-w(t,0),u(t-l)为控制信号,y(t)为放电 状态。A (q)、B(q)为上一周期由参数计算模块计算得到。
[0117]具体计算过程:
[011引在第一次计算时:将A(t) = 0. 995和摊)W及初始值P (t-1)带入P (t) 的上述计算公式,计算得P(t);之后将P(t)带入L(t)的计算公式得到L(t);之 后将L(t)和初始值!b-i:)带入^@的计算公式,得到参数0 W的估计值,表示为 八 . "T. 巧=:Pr...為。马''.旬,,巧/... 却…'馬J ......0
[0119]初始值 11(0) = 0, w(0) = 0, v(0) = 0,口(()) =[。……呼;,
[0120]初始值P(0) = [10000, 0,0,0,0,0,
[0121] 0, 10000, 0, 0, 0, 0,
[012引0, 0,10000,0,0, 0,
[012引0, 0,0,10000,0, 0,
[0124] 0, 0, 0, 0, 10000, 0,
[012引0, 0,0,0,0,10000]
[0126] 第二次计算及后续计算时按照下面步骤进行:将上次计算出的P(t)赋值给 p(t-l),如,赋值给如-U,w(t,0 )和v(t,0 )也运样,其t时刻的值赋给(t-1)刻的值, 之后代入进行计算即可得到进行估计的参数。
[0127] 总之,参数估计模块,用于根据所述放电状态判别模块提供的所述放电状态W及 控制模块提供的控制信号在线识别过程参数,并将识别得到的所述过程参数传递给参数计 算模块。图3为本发明的一个较佳实施例的放电状态判断流程图。通过对间隙电压、电流的 检测,并按相应规则判断,辨别出放电状态。巧慢放电状态分为W下五种:火花放电Tspwk、 瞬态拉弧Th。。.。。、稳态拉弧Tshb.w。,放电延迟Tdeby和短路T ,hDrt,其中火花放电、瞬态拉 弧为有效放电状态,稳态拉弧和短路为有害放电状态,W有害放电率来定义放电状态y,即 为:
[012引
[0129] 通过实验及计算得到放电状态的预测模型为:
[0130]
[013" 运里qi是反向移位算子,4U/) = I+"W I 货r~ 及1(《)=句(厂1+''.+6">《-化.〔1((如=1+叫-1'+-.+屯电9-"--凸如-1) = 1 +知-1+.... +兩.<旷跑,.代入上式并 经过推导转换可写成标准模型表达式为:
[0132]
[0133] 运里为q为前向移位算子,
[0134] A (q) = Ai (q)化(q),B (q) = Bi (q)化(q),C (q) = Ai (q)。(q)。
[0135] 采用超前一步预测方法,预测模型可表示为:
[0136]
[0137] 用最小方差的方法经过推导转换,将预测模型改写成如下形式:
[013引 + U = jv'(f + lf) + e(f + U
[013引其中电+ 1|0表示对下一时刻放电状态的预测值,e(t+l)表示预测误差。用极点配 置的方法设计一个模型使其具有稳定的极点和理想的动态响应,并且令预测值+恥始终 跟踪该模型,从而获得相同的稳定性和动态特性,表示为:
[0140]
[0141] 其中为该模型的传递函数,U。代表理想的放电状态或预定状态。进而得到控 制变量(控制信号)表达式:
[0142]
[0143] 抬刀周期T可W表示为:
[0144] T = u/k。
[0145]
[014引放电状态判别模块在判断时,根据实际情况采取不同的判断措施,例如,当电压大 于VI时,若电流大于id,判断为有效放电状态;若电流小于id,为放电延迟状态。当电压大 于V2且小于VI时,若电流大于id,判断为有害放电状态;若电流小于id,为放电延迟状态。 当电压大于V3且小于V2时,若电流大于id,判断为有害放电状态;若电流小于id,为抬刀 状态,并且为了防止电流杂波干扰产生的误判,当抬刀数累计大于5000时,判定此处确为 有效抬刀状态。当电压小于V3时,判断为脉间状态。通过循环语句对读入的数据依次进行 判别,使几种放电状态的数目分别累加,直至采集卡读入数据已达到存储上限,开始对累计 的放电状态数目进行计算,同时清空采集卡的存储数据,重新开始下一轮数据采集。通过实 际加工的经验,我们设定阔值VI = 17,V2 = 6,V3 = 3,id = 3,经实践验证,此处设定的阔 值能够正确区分几种放电状态。
[0147] 计算具体过程如下:每一轮采集数据和判别放电状态完成后,将有效、有害状态和 放电延迟状态相加(此处不考虑脉间和抬刀状态),作为总的放电状态数目,并计算有害状 态数与总放电状态数的比值,W此衡量此时放电状态的恶化程度,称之为放电状态。而后开 始下一轮采集和判别。直至有效抬刀状态出现时,将抬刀出现前的最后一次计算的放电状 态传递给控制模块用于计算抬刀周期,至此,放电状态判别模块结束此轮工作。
[014引本发明还公开了一种利用上述系统进行电火花加工自适应控制的方法,如图5所 示,所述方法包括W下步骤:
[0149] S1、根据电火花加工过程中的间隙电压和间隙电流进行实时判断,得到放电状 态;
[0150] S2、在线识别过程参数;
[0151] S3、根据所述过程参数计算得到多个控制参数;
[0152] S4、利用所述控制参数和所述放电状态,根据控制模型计算得到控制信号,并利用 所述控制信号确定抬刀周期。
[0153] 进一步地,所述步骤S3中利用下面公式计算所述多个控制参数:
[0154] A(q) = Ai (q)Di (q)
[0155] B(q) = Bi(q)Di(q)
[0156] C(q) = Cl (q)Ai (q)
[016引式中,A(q)、B(q)、C(q)、Am(q)、Bm(q)为所述多个控制参数,q为前向移位算子, al ? ? ?日…、bl ? ? ? bnb、cl ? ? ? Cnc W及 dl ? ? ? d nd均为所述过程参数,am 1 ? ? ? am釀、 bmi ? ? ? bnum为预定参数;
[0164] 所述步骤S4中控制模型为:
[0165]
[016引式中,A(q)、B(q)、C(q)、Am(q)、Bm(q)为所述多个控制参数,U。为预定状态,q为前 向移位算子,y(t)为所述放电状态,u(t)为所述控制信号;
[0167] 所述步骤S4中的佐助抬刀周期利用如下公式计算:
[016 引 T = u/k
[0169] 式中,T为所述抬刀周期,U为所述控制信号,k为抬刀周期控制系数。
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