[发明专利]超前两步预测的电火花加工自适应控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于电加工领域，更具体涉及一种超前两步预测的电火花加工自适应控制系统及方法。

背景技术

电火花加工是利用浸在工作液中的电极用电源产生的放电脉冲进行电蚀，蚀除导电材料的一种加工方法。电火花加工过程是一个弱稳态过程。如果加工过程中冲油或排屑状况恶劣的情况下，会出现有害加工。有害加工的出现，使系统进入不稳定状态，放电状态变化剧烈，会烧伤加工工件的表面、影响加工效率。

为了避免有害加工的出现，有效的方法是通过改变加工过程中的伺服运动参数或电参数，在不影响加工精度的前提下，使加工从有害加工阶段重新回到有效加工阶段，或提前改变伺服运动参数或电参数，避免加工进入有害加工阶段，其中抬刀周期是电参数的一种，其对电火花加工的精度起到一定的影响。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何在电火花加工过程中实时监测加工状况，并根据加工状况对抬刀周期作出调整，以保证电火花加工处于有效加工阶段。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种超前两步预测的电火花加工自适应控制系统，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：

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)

q^d-1B⁺C＝AR+BS

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。

优选地，所述参数估计器利用递归最小二乘法估计所述过程参数，并且所述过程参数为：

式中，a1···a_na、b1···b_nb、c1···c_nc以及d1···d_nd为所述过程参数，θ为表示所述过程参数的集合，n_a、n_b、n_c、n_d表示过程参数的个数。

优选地，计算所述控制信号：

Ru(t)＝Tu_c-Sy(t)

式中，R、S、T为根据极点配置和超前两步预测计算出的多个控制方程多项式，u_c为参考模型状态，y(t)为所述放电状态，u(t)为所述控制信号。

优选地，所述抬刀周期利用如下公式计算：

T＝u/k

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。