（机械电子工程专业论文）数控自适应加工过程中预测控制算法的研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文 = = = = ；= = ；g ；= = = ；= # = ；= z 。；= ；= = = = ；一 a b s t r a c t i ti st h et e n d e n c yf o rm o d e r nm a c h i n em a n u f a c t u r ef i e l dt oa t t a i nh i g he f f i c i e n c y a n dh i g ha c c u r a c y i ti sa l s oa ni m p o r t a n tg o a lt h a tm o d e r nn u m e r i c a lc o n t r o lt e c h n o l o g y p u r s u e s d u r i n g t h ec o u r s eo fm a c h i n em a n u f a c t u r i n g ，i t i st h e k e y t oo b t a i nh i g h e f f i c i e n c ya n dh i g ha c c u r a c yt o a c h i e v ec o n s t a n tc u t t i n gl o a d t h a ta d o p t i n ga d v a n c e d c o n t r o l l i n gs t r a t e g i e st a b i m p r o v ec o n t r o l l i n gp e r f o r m a n c e a n do b t a i nh i g he f f i c i e n c ya n d h i g ha c c u r a c y h o w e v e r , m a n yc o n t r o l l i n gm e t h o d s t h a tu s e di nc o n v e n t i o n a ln c p r o c e s s s y s t e m s ，s u c ha sp 1 d ( p r o p o r t i o n i n t e g r a l d i f f e r e n t i a l ) c o n t r o l l e r , a r eb a s e d o nt h el i n e a r n m d e l so ft h eo b j e c t s a l lr e a ln cs y s t e m sa r en o n l i n e a r , e s p e c i a l l y , p r o c e s ss y s t e m s t a t e s a r ec o n s i d e r e du n d e rc o n t r o l l i n gs c o p e s ，a n dp r e v i o u sc o n t r o l l i n gs t r a t e g i e sc a n n o ta t t a i n c o n t i + o i l i n gr e q u i r e s t h e r e f o r e ，a d o p t i n gn e wc o n t r o l l i n gs t r a t e g i e s ，t h a t i sr e a l t i m e m o n i t o r i n ga n di n d e p e n d e n ta d j u s t i n g t h e m a c h i n i n gp r o c e s s ，w i l l b ew i t h p r o f o u n d s i g n i f i c a n c ef o ra d v a n c i n gp r o c e s se f f i c i e n c ya n di m p r o v i n gs y s t e m c o n t r o l l i n ga c c u r a c y t h em a j o rc o n t r i b u t i o n so ft h et h e s i sa r ed i v i d e di n t ot w op a r t s f i r s t ，i tg i v e st h e d e e ps t u d yo nt h em o d e l i n gb e t w e e nc u t t i n g l o a da n dc u r r e n t ，m a c h i n i n gp a r a m e t e r s e c o n d ，i td e a l sw i t ha d a p t i v ep r e d i c t i v ec o n t r o li nt h ec o u r s eo fc u t t i n gp r o c e s s t h e t h e s i sg i v e st h ed e e ps t u d yo nn o n l i n e a rp r o b l e m so fn cc u t t i n gp r o c e s s i ta l s op u t s f o r w a r dt h et h e o r ys t r a t e g yo nt h e s ep r o b l e m sa n dn e c e s s a r ym a c h i n i n ge x p e r i m e n t sa r e c a r r i e do u t o nt h em o d e l i n gb e t w e e nc u t t i n gl o a da n dc u r r e n t ，m a c h i n i n gp a r a m e t e r , a sf o r t h ef a c tt h a tm e a s u r i n gt h ec u t t i n gl o a dd i r e c t l ye x i s t ss o m es h o r t a g e s ，an e wm e a s m i n g m e t h o d - - i n d i r e c tl o a dm e a s u r e m e n tb a s e do nm o t o rc u r r e n th a sb e e na d o p t e df a c t o r s t h a ti n f l u e n c ec u t t i n gl o a da n dm o t o rc u r r e n th a v eb e e na n a l y z e di n d i v i d u a l l y d u r i n gt h e c o u r s eo f c u t t i n gp r o c e s s ，t h r o u g hr e f e r r i n gt h es t u d yr e s u l to n t h eg e n e r a t i o na n dt r a n s f e r o fc u t t i n gl o a d ，t h ep r o c e s so fp o w e rc o n v e r s i o nb e t w e e nm a c h i n ea n de l e c t r i cp o w e r ，a n d t h er e l a t i o nb e t w e e n c u t t i n gl o a da n dm a c h i n i n gp a r a m e t e r ，t h em o d e l i se s t a b l i s h e da n di t p r o v i d e st h e o r yb a s i sa n dg u i d i n gp r i n c i p l e sf o ri n d i r e c tc u t t i n gf o r c e m e a s u r e m e n t o na d a p t i v ep r e d i c t i v ec o n t r o lf o rc u t t i n gp r o c e s s ，a sf o rt h ep r o b l e m s ，s u c ha s n o n l i n e a r , s t r o n gc o i n c i d e n c ea n dt i m e r e l a yo fc u t t i n gp r o c e s s ，t h ea d a p t i v ep r e d i c t i v e c o n t r o lm e t h o di sp u ti n t oa d a p t i v ec u t t i n gp r o c e s s ，a n dan e wh i g h o r d e rk e e p e r ，t h a ti s ， 华中科技大学硕士学位论文 l l a m 1 e r s t c i n m o d e l ，i sp u tf o r w a r d t h ea d a p t i v ep r e d i c t i v ec o n t r o la l g o r i t h mt h a ti s b a s e do nt h em o d e li sd e r i v e da n dt h ea d a p t i v e i n t e l l i g e n tn u m e r i c a lc o n t r o l ( a i n c ) s o f t w a r ei s d e v e l o p e d i no r d e rt ot e s tt h ee r i e c t i v e n e s so ft h ea b o v e 。m e n t i o n e dc o n t r o l s t r a t e g y , s o m er e l a t i v ee x p e r i m e n t sh a v eb e e nd o n eo nt h ed m 4 6 0 0n cc u t t i n gm a c h i n e c e n t e rb a s e do nt h e h u a z h o n g “s h i j l x i n g ”c n cs y s t e m t h er e s u l to fm a n y e x p e r i m e n t s i n d i c a t e dt h a tt h ea r c h i t e c t u r eo fs o f t w a r ea n dh a r d w a r ef o r a d a p t i v e p r e d i c t i v e c o n t r o lb a s e do nc o n s t a n t c u t t i n g l o a da n dt h e a d a p t i v ep r e d i c t i v e c o n t r o l a l g o r i t h mc a nb eu s e di np r a c t i c a lc u t t i n gp r o c e s s k e yw o r d s ：p r e d i c t i v ec o n t r o la l g o r it h m ，a d a p t i v en u m e r i c a lc o n t r o lp r o c e s s h a m m e r s t e i n m o d e l ，m e a s u r i n gc u t t i n gl o a di n d i r e c t l y , m a c h i n i n g p a r a m e t e rm o d e l i n g l i i 华中科技大学硕士学位论文 1 1 课题的研究背景 l 绪论 效率、精度是数控加： t i ，人们最为关切的6 d 题。在数控j j l l ；1 1 过程一h 通过采川 会p 4 的讥m j l j 鲢米挺蛳帆i 术f i ：c j 切i i l i i 效率从m i 达到捉“j j l ll ? 效：簪们的。也忧址 说，p , - ，c f 优化切削口量，实时n ：线的，1 ；断调：t i - ) j t l ：l i 参数，从1 _ 1 1 征稳定的i j j | j 负仙 ) 3 1 1 7 1 1 ，才能实现数控机床的商速、高精加j r ：。但是原有的数控系统所采川的控： j | j 策 略，如1 ) l d 控制等，j l 能解决数控机j 术f h j j l t , , fj 重动控制，似足刈j ：加l 。过稚t i ：现 的。些物理因索，如：切削负荷的变化，环境状况( 温度、湿度锋) 的变化，机眯的 振颤，刀具的磨损等等，还没有进行很好的考虑。 在实际加：1 ：的过程i l i ，i i l j ：加j i ：零t l ：的复杂性以及加i ：己坯的陀能荦什，如： j | 1 1 ：余量的不均匀，零件的曲衙形状所一特米的切削性能1 i 等，毛坯十才料的碰度变 化，切4 过程t 1 ，刀具磨损变化等一系列的闲索，为了加1 ：比较理想的产 h 对加 i ：零件进行数挖编稚时，j 能采川比较侏! 午的切削进给迷艘，这就人人降低j 。j ：j “ 效率，增加了，i 三产成本，使得数控机床的功能并叫i 能得到真j l ：的发挥，这山址种 无形损耗。另外。在切削加l ：过程r i ，r 采川小恰：1 1 的切i l i l j 川 ，缺乏采- 陀的i 制遗系统，加之系统t i i 仃住符人h f 的悱线性n 勺纳构，使加l ：j 年i i ! 参数j i f j 小f j i j t h im 】，从而影响加：【效率和加工质量。 杠数控j j l ：【过程；i i 采川f l 适心坝测挖：女术就能很n f 解决以 系州题。f j 适j 虹预测控制技术是通过埘影响零什枷l ：顺齄t f i | 效率的4 j 索进仃吱州九线抢 测、建模、提取特征。自动辨识加丁系统的状态，从i f i i 快速做最优的智能决策， 对机j 术的进给迷发，j i 轴转迷等i 。岂参数进j j 实时控：l j l j ，小断训牡， 止t l 怵总越 处于最佳的1 二作状态i 3 i ，从瓶提高加l ：效率和j ：件的农l f i i 质齄。 为此，本文结合国家8 6 3 计划项日“数控机床误差智能补偿装胃”( 代v 为： 2 0 0 2 a a 4 2 3 2 0 6 ) 中的予项“加一r 过程负衍i 适应控制研究”，住分圻数挖圳削加l ： 过程中切削负荷与i 乜机电流关系的基i l t l j - ，进行。j - 切削负倚与i u 机f u 流的芙系建梭 研究以及基于自适应预测控制技术的电流信号检测与控制加工系统的研究与) r 发。 华中科技大学硕士学位论文 1 2 课题研究的目的与意义 针对在传统数控加工过程中i 5 现的些问题，如：；t j i l 3 ：效率较低，d - ：f l t 允分发 挥 l 机床的性能，存在着大量的非线性因素等，以及f j 适应预测控制技术本身拆j l 有的优势，在数控切削加工中应用自适应预测控制技术可以取得以一i j l 个方而的效 果【4 一i 。 1 1 、缩短生产周期，提高生产率 这一点主要体现在粗i j i i ；e 的自适应数控j j l l 。i ：，1 1 d , f l l x , ! - j 二传统的数控j j l li ：来说， 在自适应预测控制的数控加工【 1 ，可以根据切削深度和宽度的变化肘进给速度相ll ； 轴转速等参数进行调节，以维持最人的切除率，从而缩短生产崩期，提岛乍产牢， _ 而且零件形状越复杂，加r t 余量越大，更能显示i 1 自适应预测控制的效果。 1 2 ) 提高加工质量 这一点主要体现在精加： 的自适应数控自i i ：1 1 中。传统的数控加r 在编程叫f l ：往 根据经验和知识预先确定刀具的运动轨迹，当刀具磨损或机床发生热变形时，便无 法保证产品质量。与传统数控加工相比，自适应预测数控加1 ：可以通过对零件尺j j 精度和表面粗糙度进行直接或问接在线测量实时调r 节切削速度，从i f i i 克j 恨) j j 磨损 或机床发生热变形等因素的影响来保证产品质量。 ( 3 1 削减生产成本 零件的生产成本包括辅助工时费、切削加工费和与刀具有关的费j t 】，人的切削 用量可以降低切削加工费，但却增加了与刀具有关的费1 1 】，反而增加r r 乍产成本， 自适应预测控制能够根据对加工参数的实时检测通过控制系统的计算优化，维持 切削用量的最优，从而降低各种费川。 ( 4 ) 防i l ：过载，保护机眯、j j l 和l ：仆 自适应预测控制系统可以通过约束某些物理量( 如电流、功：# 等1 使j j 变髟n ： 规定的范围内，如果 现异常情况，可以做最快的控制，使机床停i l 运动，例服 系统断l 乜，从而防止机床、，j j t o r ( ，) = r ( t - 1 ) + ( f ) 爿( f )r ( 0 ) = 1 式中： ( ，) 。= 【f ( f ) ，f ( f 1 ) ，f ( f 一 ) ，a l ( t ) ，m ( t 一1 ) ，一，6 ( t m ) ， 鲥2 ( ，) u 2 ( r 一1 ) ，a 2 ( ，- m ) ，a 9 ( r ) ，9 ( f 一1 ) ，m p ( t 一肌) 】 占( ，) 7 = 一a ( f ) ，一6 2 ( ，) ，一舀。+ ( f ) 6 。o o ) ，5 1 i ( ，) ，| ；- ，o ) ， 6 2 。( f ) ，s2 ，( f ) ，s2 。( f ) ，s ，。( f ) ，识( f ) ，6 ，。( f ) 】 第2 步： 使用( 3 2 6 ) 和( 3 2 7 ) 式子计算q ( z 一1 ) ，g 口( z 一) 和圩口( z 一) 1 = z - j d j ( z 1 ) + e j ( z 一) 一( z q ) r 3 2 6 ) e j ( z 。) e ( z 一1 ) = g 口( = 一) + z - j h ( z 。1 ) ( 3 2 7 ) 式中： g 。( z 叫) = g o + g l z 。1 + + g i j q z 一+ 1 h ( z _ 1 ) = h o ”+ l ”：_ 1 + + “。一i z 啪! 并且f = 1 , 2 ，p ；j = 1 , 2 ，n 第3 步： 从方程( 3 2 8 ) 中解出，( ，) ； g 滗g ? 婚沁+ 旭、1 = g ，( f “+ 1 ) 一肼( f ) 一砉日一，。( f 1 ) ) 式中： g 7 = 凰，“，g u j - i 。】 h 7 = 【h n 只2 ，。】 第4 步：返回到第1 步。 3 4 本章小结 传统的自适应控制算法对数学模型的精度具有很高的要求，在某些情况f ，系 统的控制效果不理想，而自适应预测控制是将多步预测控制与白适应控制相结合， 对系统的控制效果较好本章首先对自适应预测控制原理进行较深入的研究，随后 2 9 华中科技大学硕士学位论文 给出了自适应预测控制基本算法和基于h a m m c r s t e i n 模型的自适应预测控制算法的 具体推导过程，该算法具有很好的稳定性，具有很强的鲁棒性，重点在于后者。 华中科技大学硕士学位论文 4 自适应加工控制系统 4 1 自适应加工控制系统简介 仃i j 面研究的丛础i ：设计和建f j ，坫j ：诓尔，i 什的r | 通j 衄) jq lr 控；t i l j 系统，： 切削负荷问接测量实验系统难r 门适心预测控制的i u 流f 膏号检测j ：- i ! ；l i l 】的l 系 统。其主要目的在于：利用霍尔元件所测得的进给伺服电流信号和l j 轴i 乜流信号来 间接表达切削负荷，) f 与经过火量典型实验加1 ：所扶得的期望数就 进行棚比，从而 做山不同的控制策略，一方面米验i i e 切削负荷问接测量的可j 外e 和精确性， j 。，方 面来验证自适应预测控制加工效果优于一般的加工。 图4 1 切削负荷问接测量的实验系统框图 如图4 1 ，图4 2 所示，实验加工系统包括以下几个部分： ( 1 ) 数控铣床 3 l 华中科技大学硕士学位论文 4 自适应加工控制系统 4 1 自适应加工控制系统简介 仃i j 面研究的丛础i ：设计和建f j ，坫j ：诓尔，i 什的r | 通j 衄) jq lr 控；t i l j 系统，： 切削负荷问接测量实验系统难r 门适心预测控制的i u 流f 膏号检测j ：- i ! ；l i l 】的l 系 统。其主要目的在于：利用霍尔元件所测得的进给伺服电流信号和l j 轴i 乜流信号来 间接表达切削负荷，) f 与经过火量典型实验加1 ：所扶得的期望数就 进行棚比，从而 做山不同的控制策略，一方面米验i i e 切削负荷问接测量的可j 外e 和精确性， j 。，方 面来验证自适应预测控制加工效果优于一般的加工。 图4 1 切削负荷问接测量的实验系统框图 如图4 1 ，图4 2 所示，实验加工系统包括以下几个部分： ( 1 ) 数控铣床 3 l 华中科技大学硕士学位论文 机床设备选自国内鸿庆机床厂生产的d m 4 6 0 0 型数控铣床，配备国产华中世纪 星数控系统，可以实现本实验要求的三轴联动要求。 ( 2 、切削负荷间接测量装置 切削负荷间接测量装置包括：8 个w b 型号的霍尔元件。对于进给伺服电流和 主轴电流的检测，每个轴需要测量两个信号，冈i n i 从异步电机和jl 1 l d 型数字伺 服驱动单元中引出8 个信号。 ( 3 ) 交流伺服电机系统 交流伺服电机系统包括jl 1 1 d 型数字式系统伺服驱动单元和水磁三槲交流异 步电动机。j l - 1 1 d 型伺服驱动单元为国产，来自武汉华中数控股份有限公司，异步 电动机为国产，来自兰州电机集团有限责任公司。 h ) 主轴电机系统 主轴电机系统( y a s k a w a ) 包括v s 6 5 6 m r 5 型c o n v e r t e r ( 整流、单元和v s 一 6 2 6 m 5 型l n v e r t e r ( 逆变) 单元。c o n v e r t e r 单元和i n v e r t e r 单元皆为f j 本生 产，来闩安川电机厂。 ( 5 ) 信号采集与处理装置 p c l 8 1 8 h g 高速采集板通过霍尔元件与i 乜流强电线相连，对1 二缚个轴米说，通 过两条线路引d 1 两类信号：两棉定子电流信号，这些信号送入n 行研制的琏l 二f 1 适 应预测控制的电流信号检测与控制的软件系统，通过j e 【1 j 的信号采集与处理模块的 矢量转换运算，以及控制通讯模块，可得到最终的实验验证结果。 ( 6 ) 检测与控制软件系统 检测与控制软件系统主要包括e 控模块、测量模块、颅测控制模块利实叫通 讯模块。自适应智能数控软件编写的：t 要h 的是，侄利用数控机床进行铣削肌i 的 过程l f l 实现恒定切削负筒加工，从f f l j 达到商效- 龉精的的f i 适应智能数控软俐l i 要功能是对采集的电流信号进行检测，对处理前和处理后的数据进行保仃j ：以煳彤 的方式显示! l 来，对：f 保存的数据还可以以图形或数据的形武打) l ：，根据处理j 。j 的数 据与那些经过大量实验而获得的比较理想的数据进行比较来通过串行通讯给数控机 床发送不同的命令，通过p l c 程序实现各种开关量控制，还有一些机床故障诊断功能 华中科技大学硕士学位论文 图4 2 切削负荷间接测量实验系统的实物照片 具体方案是：利川外挂的工业p c 机将l 乜流的检测、采样以及臼适应预测控；i j j 器等功能集成为一套控制装置，通过计算机的数据通信接口与华巾“f i 上纪星”数控 系统一同构成一个完整的体系实现自适应功能的切削加工。 华中科技大学硕士学位论文 4 2 控制系统的硬件体系结构 图4 3 给出了自适应预测控制系统的硬件体系结构，它包含似个部分：华【f 】 纪星数控单元和自适应预测控制单元。 华1 1 1 世纪星数控单元主要t hm o x ac 1 0 4 叫 ”f 1 扳、h c 4 3 0 4 多功能板、x ， y ，z 轴伺服驱动单元、主轴单元、交流伺服电机及主轴电机等组成。 m o x ac 1 0 4 四串口板分别与系统总线、伺服驱动单元相连，并采用异步通讯 方式驱动伺服系统。交流伺服驱动单元内部含有位置环和速度环，数控系统【 l 的 c p u 利用插补算法计算出的每个插补周期的位移量，只需通过m o x ac 1 0 4 串r 】板 送到相应的伺服驱动单元，由伺服单元完成相应的位置控制和速度控制。交流伺服 电机作为数控单元的执行机构，实现旋转角度的精确输出和机电转换。 h c 4 3 0 4 多功能扳上有各种接口，如p l ci o 卡的接f a 、主轴速度给定接l 1 ( 模 拟或数字) 、手摇脉冲发生器接e 1 和主轴编码箍接r 。主轴编码盘及手摇脉冲发，1 - 器 的脉冲信号经光电隔离和整形后，送给主控系统，主控系统可随时读取到计数值， 以确定主轴的运动情况或手摇脉冲发生器的脉冲数；另外，主控系统也可将与 二轴 速度指令对应的数字量发给d a 转换成电压信号，以控制主轴的运动。 自适应预测控制单元主要由控制计算机、p c l 8 1 8 h g 高速采集板、电流检测元 件( 霍尔元件) 、自适应预测控制算法软件和通讯程序等组成。自适应预测控制单元 的： 作流程如下： ( 1 ) 霍尔元件( 电流传感器，型号为：1 5 1 3 c o ：参数为：输入1 5 a ，输 7 5 m a ) ； l | 用电磁感应原理检测交变电流的大小，它能往个较大的范【 ；l 内强木保持 线性关系【7 7 1 ，用于采集主轴单元以及伺服单元的单相电流信号，经过1 2l l l 的 p c l d 一8 1 1 5 的a d 转换卡并送入p c l 8 1 8 h g 高速采集板； ( 2 ) h c 4 4 0 5 型板卡采集编码盘的编码信号，# 与j 1 4 1 单元以及们服t 尊j t ：f l , j 符t 社 相电流信号一起，通过测量模块巾的计算程序给 ：轴单元以及伺服单元的矢l 洼合 成电流信号，形成一个数据平台，供各种算法使j j 。 ( 3 ) 把合成电流信号送入自适应预测控制器。自适应预测控制器将根据矢鲢合 成电流信号所反映i f l 的) j h - e 状态，计算1 1 1 进给速度的修调率，仅) 。 ( 4 ) 自适应预测控制器输m 的进给速度修调率，( ) ，将通过r s 2 3 2 通讯协i 艾， 实现从外挂p c 机内存到c n c 主机内存的直接传送。c n c 系统将在每一个采样周 3 1 华中科技大学硕士学位论文 期内凄取一次该内存区中的进给速度修调率，并通过与设定进给速度的乘运算，n r 及时把运算结果送给m o x ac 1 0 4 四串口板。 4 3 本章小结 本章着重研究井建了立丛j 二 j 适应坝测控制的数控铣i | j t lj j i l ：i ：实验所i 栅i 逝应 预测控制系统。围绕自适应预测控制系统，主要分析了控制系统的硬件体系结构。 对于控制系统的硬件体系结构，本章重点研究了华中世纪星数控单元和自适应预测 控制单元。 ：1 5 华中科技大学硕士学位论文 期内凄取一次该内存区中的进给速度修调率，并通过与设定进给速度的乘运算，n r 及时把运算结果送给m o x ac 1 0 4 四串口板。 4 3 本章小结 本章着重研究井建了立丛j 二 j 适应坝测控制的数控铣i | j t lj j i l ：i ：实验所i 栅i 逝应 预测控制系统。围绕自适应预测控制系统，主要分析了控制系统的硬件体系结构。 对于控制系统的硬件体系结构，本章重点研究了华中世纪星数控单元和自适应预测 控制单元。 ：1 5 华中科技大学硕士学位论文 5 自适应加工软件系统开发 铣巍l l 加：r 过程控制系统的软件体系包括悄个部分，一个足f l 适成预测挎制停j 软 件系统自适应智能数控软件( a i n c - - a d a p t i v ci n t e l l i g e n t n u m e r i c a lc o n t r 0 1 ) ，它 主要包括：切削负荷间接测量模块、自适应预测控制模块、外挂p c 机与c n c 系统 之问的实时通讯模块等。另外一个就足核心软什一一1 户r t 纪丘i 数控软什。 5 1 自适应智能数控软件体系结构 a i n c 软件主要运行过程是：在利川数控机j 术进行铣u ) j i l l ：的过稚一h 利川播种 传感器采集相应的信号，然后通过p c l d 8 1 1 5a d 转换忙和p c l s l 8 1 t g 商速采样板， 然币对采集的数据进行。些算法( 滤波和f | 适应颅测控：| j | j 锥“；* ) 处川! ，肘这b 处川! n 勺 数据再与我们当初给定的理想数据( 这些数据足经过人量的加工实验俺到的) 进 j 比 较，根据比较的结果作l 十成的挖制策略：如果处理历的数州f 1 f l l 1 1 数抓的柴允许 的变化范n 司内，就不需鼗控制，t i ：数控机床保持原订的状态：如果处川! 后的数捌亿理 想数瓠 的某一允许的变化范陶外，就通过l ”j 给机j 禾发送相应的命令，通过p l c 程序 实现择种，r 关鲢挖制( 数控机j 术的进给速度的加减，数控机床的停l l ：耸) ，以曲线 的形式显示数据的变化。还r 以对肌l ：的数抛进j j 仃啦处理：如果处理肛f l j 数 l l ：o 埋 想数据相比出现异常情况。我们就要给机床发送特定的命令。实现报警，让机昧停i = 运动，伺服系统断电，起到保护控制作川 5 1 1 自适应智能数控软件总体结构 自适应智能数控软件系统a i n c 系统可以实现以卜功能： ( 1 )采用p c l 8 1 8 h g 高速采集板，利用d m a 通道方式，实现进给j j 酲l u 流 信号和主轴电流信号的高速采集； ( 2 )对电流信号进行检测，并经过处理、控制等，从而实现切削负荷的间接测 量： 3 6 华中科技大学硕士学位论文 5 自适应加工软件系统开发 铣巍l l 加：r 过程控制系统的软件体系包括悄个部分，一个足f l 适成预测挎制停j 软 件系统自适应智能数控软件( a i n c - - a d a p t i v ci n t e l l i g e n tn u m e r i c a lc o n t r 0 1 ) ，它 主要包括：切削负荷间接测量模块、自适应预测控制模块、外挂p c 机与c n c 系统 之问的实时通讯模块等。另外一个就足核心软什一一1 户r t 纪丘i 数控软什。 5 1 自适应智能数控软件体系结构 a i n c 软件主要运行过程是：在利川数控机j 术进行铣u ) j i l l ：的过稚一h 利川播种 传感器采集相应的信号，然后通过p c l d 8 1 1 5a d 转换忙和p c l s l 8 1 t g 商速采样板， 然币对采集的数据进行。些算法( 滤波和f | 适应颅测控：| j | j 锥“；* ) 处川! ，肘这b 处川! n 勺 数据再与我们当初给定的理想数据( 这些数据足经过人量的加工实验俺到的) 进 j 比 较，根据比较的结果作l 十成的挖制策略：如果处理历的数州f 1 f l l 1 1 数抓的柴允许 的变化范n 司内，就不需鼗控制，t i ：数控机床保持原订的状态：如果处川! 后的数捌亿理 想数瓠 的某一允许的变化范陶外，就通过l ”j 给机j 禾发送相应的命令，通过p l c 程序 实现择种，r 关鲢挖制( 数控机j 术的进给速度的加减，数控机床的停l l ：耸) ，以曲线 的形式显示数据的变化。还r 以对肌l ：的数抛进j j 仃啦处理：如果处理肛f l j 数 l l ：o 埋 想数据相比出现异常情况。我们就要给机床发送特定的命令。实现报警，让机昧停i = 运动，伺服系统断电，起到保护控制作川 5 1 1 自适应智能数控软件总体结构 自适应智能数控软件系统a i n c 系统可以实现以卜功能： ( 1 ) 采用p c l 8 1 8 h g 高速采集板，利用d m a 通道方式，实现进给j j 酲l u 流 信号和主轴电流信号的高速采集； ( 2 )对电流信号进行检测，并经过处理、控制等，从而实现切削负荷的间接测 量： 3 6 华中科技大学硕士学位论文 ( 3 ) 还可以实时的显示电流曲线的变化，对数据进行一些操作。如：存槛、 显示。绘图等。 基于自适应预测控制的电流信号检测与控制的加：i ：系统包含参数设置、信t j 检 测、文件处理、控制处理等功能，运行h 十可通过f 1 一f i o 按键分别选择，界研如图 5 衍) 示。 图5 1 电流信号检测与控制的加工系统的主控界f i i i s 1 2 主要模块简介 s 1 2 1 采集控制模块 主轴电流信号采集曲线与控制界面如图5 2 所示，在此之前，你必须根据提i j ；输 入一些相关信息： ( 1 ) 输入0 或1 来确定采集的数据文件足否经过滤波处理：) ( ( 卜一 没有处理，1 经过处理) ： ( 2 ) 请输入机脒的起始逃度： ( 3 ) 请输入采样文件的名称： ( j p l 扛：! 苫米秒) ； ( 字符长度小j 二七) 3 7 华中科技大学硕士学位论文 ( 4 )请选择所要观察的两个通道； ( 输入两个曩；同的数字：( 1 一x 轴u 相，1 轴v 相，2 s 轴u 相，3 一s 轴v 相，4 一y 轴u 卡【1 5 一 y 轴v 相，“z 牟【f iu ：i _ | ，7 一z 轴v 牛1 1 1 匿5 2 囊适疲智能数控软 峰主城信号采集与控刳器 l | 5 1 2 2 系统查询