[发明专利]一种圆盘锯石机变锯切速率加工过程功率预测及节能控制方法

权利要求书

1.一种圆盘锯石机变锯切速率加工过程功率预测及节能控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、建立金刚石圆盘锯石机锯切参数的取值组合，针对每种取值组合，先进行空转运行并实时采集金刚石圆盘锯石机的空转功率，再分别按照各种锯切参数取值组合进行石材荒料锯切，将每种取值组合对应的变锯切速率加工过程分为若干个等时间步长的子区间，并实时采集各时刻金刚石圆盘锯石机的主轴功率；

步骤2、对于第i种锯切参数组合的第j个子区间，根据金刚石圆盘锯石机空转功率以及各子区间的平均主轴功率，获取各子区间石材荒料的平均锯切功率；

步骤3、将划分的所有时间子区间内石材荒料的平均锯切功率以及对应的锯切参数取值带入关系式：

其中，对于第i组取值组合所对应的变锯切速率加工过程中的第j个子区间，表示该子区间内石材荒料的平均锯切功率，分别表示该子区间的平均锯切速度、平均进给速度和平均锯切深度；λ为与金刚石圆盘锯石机机械传动效率、电机功率损耗相关的系数值，α、β以及γ为与石材材料特性和锯切条件相关的指数值；

石材荒料平均锯切功率关系式的总个数为Q，将所有子区间对应的所有关系式进行拟合，得到λ、α、β以及γ取值。

步骤4、建立各锯切参数关于时间的函数，构建石材荒料锯切加工过程的锯切功率预测模型：P_saw(t)＝λ·v_s(t)^α·v_f(t)^β·a_p(t)^γ，进一步得到石材荒料锯切加工过程的能耗预测模型：

其中，v_s(t)为锯切速度关于时间的函数；v_f(t)为进给速度关于时间的函数；a_p(t)为锯切深度关于时间的函数。

步骤5、基于金刚石圆盘锯石机锯切加工过程的锯切功率及能耗预测模型，针对车间中该种石材可行的若干锯切方案(即锯切参数组合)，分别计算得到锯切加工过程的锯切功率峰值和锯切过程的能耗值，选择锯切功率峰值小于主轴电机额定功率，且最节能的方案进行加工。

2.根据权利要求1所述一种圆盘锯石机变锯切速率加工过程功率预测及节能控制方法，其特征在于：步骤1中每个子区间的时间步长为0.1s。

3.根据权利要求1所述一种圆盘锯石机变锯切速率加工过程功率预测及节能控制方法，其特征在于：步骤1中，针对锯切参数的第i种取值组合，采集金刚石圆盘锯石机空转功率以及主轴功率的方法为：

步骤1-1，按照第i种锯切参数的取值组合进行空转运行一段时间，采集S个空转功率数据P_idle-ia,a＝1,2,…,S；

步骤1-2，进行石材荒料锯切，将第i种锯切参数取值组合对应的变锯切速率加工过程分为N_i个子区间，采集该过程完整的主轴功率数据P_spindle-ik,k＝1,2,…N_i+1。

4.根据权利要求1所述一种圆盘锯石机变锯切速率加工过程功率预测及节能控制方法，其特征在于：步骤2中，对于第i种锯切参数组合的第j个子区间，根据金刚石圆盘锯石机空转功率和该子区间的平均主轴功率获取该子区间石材荒料的平均锯切功率方法为：

步骤2-1，获取该子区间的平均空转功率及平均主轴功率

步骤2-2，根据该子区间的平均空转功率及平均主轴功率，得到该子区间石材荒料的平均锯切功率

5.根据权利要求4所述一种圆盘锯石机变锯切速率加工过程功率预测及节能控制方法，其特征在于：步骤2-1中，第i种锯切参数组合的第j个子区间内的平均空转功率的计算公式如下：

其中，为第i组锯切参数组合下一定空转时间内的平均空转功率，S为采集空转功率数据的总个数。

6.根据权利要求4所述一种圆盘锯石机变锯切速率加工过程功率预测及节能控制方法，其特征在于：步骤2-1中，第i种锯切参数组合第j个子区间内石材锯切过程的平均主轴功率的计算公式如下：