模糊模型在机械加工控制系统中的应用与可持续性评价-田雪松博士
2024-10-17
1.简介
不同加工方法的切削速度对切削区的温度和工艺的强度特性有模糊的影响。应根据切割工艺的温度-强度状态,选择一定的处理方案,以确保表层的最佳状态。基于(强度和温度)两个参数测量的切割速度选择的算法和模糊模型,可以减少芯片形成等复杂过程参数的不确定性因素的干扰效应,提高切割控制系统的精度。基于模糊规则的规则规律的构建很大程度上考虑了切割力与温度之间联系的不确定性。模糊规则基础的使用可以避免计算函数过程。利用经典的非线性动力学方法和仿真数据,可以解决这类系统稳定性的估计问题。
2. 研究方法
根据工艺工艺要求和产品质量要求,制定了确定切割速度的模糊模型的条件。所开发的模糊输出块应确保根据以下条件选择最佳切削速度:
其中T为切割区域的温度;Fsumm为切割力的总分量;vstmin与vstmin为机床提供的最小速度和最大速度;
条件(1)的支撑温度的选择可以通过确保切割区域的最佳温度状态或减少刀具切削边缘的粘合剂和扩散磨损来进行。
模糊输出模型。选择切割速度的数学模型的发展包括以下标准步骤:
1.输入变量和输出变量的模糊化:T={<T,μ(T)>}, F={<F,μ(F)>}, V={<V,μ(V)>},当μ(T)[0,1],μ(V)[0,1],其中温度等级为T,切割力为F,切割速度的径向分量为V 。
2.确定以三角形和s型函数形式存在的输入和输出变量的项集的隶属关系函数。
3.以模糊控制规则的形式开发知识库的生产模型,实现一个将保持温度尽可能高的模糊系统,切割力不应超过根据适当的质量标准分配的预设值。
4.真度的组成和根据速度隶属度的输出函数得到的截断值的定义。
5.结合模糊控制规则结论的所有真度,得到输出隶属度函数:
6.基于重心法产生的输出速度值的去模糊化。在广义形式下,切割速度VFL的模糊逻辑输出作为当前值F和T的函数的数学模型可以表示如下:
控制面显示了基于模糊推理规则制定的非线性控制规律。
切割区温度的模糊比例微分(PD)调节。与经典的调节规律相比,切割速度模糊选择系统的运行建模显示了令人满意的结果和所要求的调节质量。所建立的切割速度选择模糊模型用于模糊逻辑块的温度稳定自动系统。
由比较元件读取控制对象的输出信号,并计算与设定值信号的误差。这个系统的作用原理是可观测的。设定温度根据系统入口电压的变化进行控制。将输出电压与设定器处的电压进行比较,并将该差值应用于包含模糊部分和PD−部分的校正装置。为了设计一个模糊PD−控制器,需要确定模糊规则的调节组件、模糊规则基础的数量和组成之间的关系。在这里,让我们考虑对PD−控制器的每个输入或它们的组合有两个规则基的P−控制的实现。
设计从线性律到非线性律的模糊PD控制器的顺序包括:输入和设置精确的PD控制器;选择比例增益系数和常差系数;将PD控制器的参数转移到模糊控制器。此外,通过改变线性调节器中的隶属度函数,确定了一个非线性控制面。
温力状态非线性模糊控制系统稳定性估计。利用谐波平衡方法构造了一个具有等效非线性元素和线性部分的系统,用于确定非线性系统中自振荡状态的可能性。方案的估计非线性系统的稳定性等效非线性调节器包括一个线性化Wne元素组成的PD˗控制器及其模糊部分和线性部分系统W lp组成的传入元素的转移比率从参考文献和实验。
对于所考虑的系统的稳定,系统Wlp(jω)线性部分的传递函数乘以系统元素的传递函数,以多项式展开,剔除度最高、系数小的项后,
3.结论
基于芯片形成过程的数值模拟数据,综合建立了切割力和温度控制系统的模糊逻辑控制算法,确定了输入和输出参数的功能,并建立了模糊控制规则的基础。利用谐波平衡方法对一个非线性控制系统的稳定性进行了图形解析评价。
研究结果可用于在控制对象的数学描述中存在不确定性的控制系统,如加工过程中切削区的温度-力状态。