技术

【摘要】提出了一种适应复杂过程控制的多模态并行控制方案，它将传统PID控制与模糊控制相结合，对非最小相位、时变性的复杂加工过程控制性能进行了研究，实践结果表明，能有效提高加工系统控制的自适应性。本文受国家自然科学基金、广东省自然科学基金、华南理工大学基金资助。

关键词　加工系统　多模态　模糊控制

Multi-mode Parallel Cotrol of Adaptive
Machining System
Mech.Eng.Dept.,South China Univ.of Tech., (510641)
Peng Yonghong　Chen Tongjian　Zhou Zehua

Abstract：In this paper a new intelligent multimode control approach has been proposed based on integrating conventional PID and fuzzy control to fit the requirement of complex machining process control.It is shown,by experiment of controlling time-varying and non-minimum phase machining processes,that it is able to control machining system adaptive.
Keywords：Multi-mode　Adaptation　Fuzzy control

　　制造系统的发展经历了自动机、自动线、数控系统、FMS与CIM等阶段，目前正朝着高度集成化和高度智能化的智能制造系统(Intelligent Manufacturing System,IMS)等先进制造技术方向发展。加工系统的智能控制是IMS发展的重要内容，是使制造系统具有快捷灵活响应市场需求能力的基础。另外，加工过程的智能控制是加工过程自适应控制技术的有效发展，是解决加工过程自适应控制模型化困难等瓶颈问题的有效途径^［1］。
　　加工过程自适应控制是加工系统NC控制的重要延伸，旨在通过在线修改加工参数来优化加工过程，提高加工效率或其它指标，并获得最优的过程动态性能，因此，自适应加工系统是制造自动化发展的重要支持与重要内容。然而，研究实践表明，由于加工过程具有非线性、时变性和非最小相位性，传统的自适应控制技术难以对其实现自适应控制。对于复杂过程控制而言，由于控制任务的复杂化和高的控制要求，使得基于单一控制策略的系统，无论是传统控制还是模糊控制，都难以获得理想的最优控制结果。这是因为传统控制受对象模型的限制，而模糊控制则受控制器设计者的知识及其对控制对象理解程度的影响，而且模糊控制的知识容量和控制的时实性是矛盾的，控制知识越丰富，控制范围可以更广泛，系统的鲁棒性和稳定性可以提高，但却减缓了系统的响应速度。为了处理复杂的控制问题，G.N.Saridis等人提出了著名的分层递阶智能控制思想，我们在此基础上提出了一种有效、实用的加工系统多模态智能控制方案。

加工系统的过程控制特性分析

　　自适应控制以研究对象模型为基础，为了有效地对加工过程进行自适应控制，不少研究者对加工过程的动态特性进行了研究^［1,3,4］，大量的研究实践证明，加工过程是一类时变性、不确定性系统^［2,3］。最具代表性的是Landerbaugh与Ulaoy的研究工作，建模实验条件为：Φ12.7mm高速钢四刃立铣刀；主轴转速N=550r/min；进给速度V_f=50.8mm/min；工件材料为冷轧钢；采样周期T_s=0.05s，得到了变切削深度条件下的铣削过程模型，下表为在A_p1=2.54mm，A_p2=1.91mm，A_p3=3.91mm等不同铣削深度条件下建立的加工过程模型参数。
　　加工过程模型F_c(k)=Ψ^T.θ；Ψ^T=［b₀，b₁，a₁，a₂］；θ=［u(k-1),u(k-2),F_c(k-1)，F_c(k-2)］。

表　不同铣削深度时的铣削模型参数