超前两步预测的电火花加工自适应控制系统及方法

摘要

本发明公开了一种超前两步预测的电火花加工自适应控制方法，通过对过程参数的在线识别，并利用在线识别的过程参数，根据本发明的控制模型以及当前的放电状态得到控制信号，实现对抬刀周期的实时调节。本发明同时公开了一种基于上述控制方法建立的控制系统，采用VC++模块化编程，能够使加工维持在有效加工阶段，极大加强了系统的稳定性，并提高了加工效率。

主权项

一种超前两步预测的电火花加工自适应控制系统，其特征在于，所述系统包括：参数估计器，用于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，并将所述放电状态传传递给控制模块；所述参数估计器还用于根据所述放电状态以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器；参数计算器，用于根据所述过程参数计算得到多个控制方程多项式，并将多个所述控制方程多项式传递给所述控制器；控制器，用于根据所述多个控制方程多项式和所述放电状态，根据极点配置得到控制信号，并利用所述控制信号确定抬刀周期；被控对象，用于根据所述抬刀周期进行调整；其中，电火花加工过程实变模型：$y\left(t\right)=\frac{B_1\left(q\right)}{A_1\left(q\right)}u\left(t\right)+\frac{C_1\left(q\right)}{D_1\left(q\right)}e\left(t\right)$所述参数计算器利用下面公式计算所述多个控制方程多项式：A(q)＝A₁(q)D₁(q)B(q)＝B₁(q)D₁(q)C(q)＝C₁(q)A₁(q)$A_1\left(q\right)=1+a_1{q}^{-1}+...+a_{n_a}{q}^{-n_a}$$B_1\left(q\right)=b_1{q}^{-1}+...+b_{n_b}{q}^{-n_b}$$C_1\left(q\right)=1+c_1{q}^{-1}+...+c_{n_c}{q}^{-n_c}$$D_1\left(q^{-1}\right)=1+d_1{q}^{-1}+...+d_{n_d}{q}^{-n_d}$$A_m\left(q\right)=1+{\mathrm{am}}_1{q}^{-1}+...+{\mathrm{am}}_{n_{am}}{q}^{-n_{am}}$$B_m\left(q\right)={\mathrm{bm}}_1{q}^{-1}+...+{\mathrm{bm}}_{n_{bm}}{q}^{-n_{bm}}$q^d‑1B⁺C＝AR+BS$T=\frac{({\mathrm{AR}}_1+B^{-}S)B_m}{B^{-}{A}_m}$式中，A(q)、B(q)、C(q)、A_m(q)、B_m(q)、R、S、T为所述多个控制方程多项式；q为前向移位算子；d＝2为超前两步；B⁺表示B(q)中的稳定可约分部分；B^‑表示B(q)中的不稳定不可约分部分；R₁＝R/B⁺；a1···a_na、b1···b_nb、c1···c_nc以及d1···d_nd均为所述过程参；am₁···am_nam、bm₁···bm_nbm为参考模型参数，e(t)为随机干扰信号。