專利名稱：一種數(shù)控加工參數(shù)自適應(yīng)模糊控制規(guī)則優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械工程中的數(shù)控加工控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于數(shù)控加工參數(shù)在線調(diào)整的模糊控制規(guī)則的優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
模糊控制作為智能領(lǐng)域中最具有實(shí)際意義的一種控制方法，已經(jīng)在工業(yè)控制領(lǐng)域、家用電器自動(dòng)化領(lǐng)域和其他很多行業(yè)中展示出巨大的應(yīng)用潛力，已經(jīng)成為自動(dòng)控制領(lǐng)域中一個(gè)非常重要和活躍的分支。尤其是近年來，在數(shù)控加工方面，運(yùn)用此原理建立的模糊控制器，實(shí)現(xiàn)了加工參數(shù)的在線優(yōu)化和機(jī)床的穩(wěn)定加工。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)零件加工質(zhì)量的要求也越來越高，數(shù)控加工參數(shù)優(yōu)化研究應(yīng)該朝著高性能、高功能、高智能方向發(fā)展，才能滿足現(xiàn)代化制造技術(shù)的要求，因此對(duì)模糊控制器的性能也提出了高的標(biāo)準(zhǔn)和要求。而其中模糊控制規(guī)則作為模糊控制器的核心之一，關(guān)系到參數(shù)對(duì)應(yīng)變化關(guān)系和變化趨向，對(duì)控制性能影響很大。目前，對(duì)于模糊控制規(guī)則表的建立方法有如下幾種:①根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)或過程知識(shí)生成；②根據(jù)過程模糊模型生成；③根據(jù)對(duì)手工操作的系統(tǒng)觀察和測(cè)量生成；④根據(jù)學(xué)習(xí)算法生成。模糊控制規(guī)則建立完之后，采用基于不同的算法進(jìn)行優(yōu)化。但是無論是基于經(jīng)驗(yàn)的規(guī)則庫的建立，還是基于算法的規(guī)則庫的優(yōu)化，都是從模擬的角度出發(fā)，與實(shí)際情況存在偏差，無法從根本上解決控制規(guī)則的數(shù)量與質(zhì)量問題，從而影響模糊控制的整體性能和效果。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中模糊控制規(guī)則的建立和優(yōu)化需基于經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和人為主觀性，因而造成控制性能較差的問題，本發(fā)明提出一種數(shù)控加工參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整模糊控制規(guī)則優(yōu)化方法，基于功率鍵合圖法建立數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)模型，用MATLAB軟件進(jìn)行仿真，得到模糊控制器輸入輸出語言變量間的變化關(guān)系效果圖，據(jù)此對(duì)模糊控制規(guī)則進(jìn)行優(yōu)化。本發(fā)明提出一種數(shù)控加工參數(shù)自適應(yīng)模糊控制模型規(guī)則優(yōu)化方法，該方法包括以下步驟:步驟一、建立數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)運(yùn)算，確定自適應(yīng)模糊控制模型的輸入、輸出變量，并根據(jù)實(shí)際加工情況，確定取值區(qū)間，該步驟包括以下操作:確定模糊邏輯的控制對(duì)象；確定輸入、輸出語言變量；確定所確定的各個(gè)變量的歸屬范圍； 確定各變量的對(duì)應(yīng)規(guī)則；確定比例系數(shù)；步驟二、分析并確定數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)模塊，運(yùn)用鍵合圖法，得到輸入、輸出語言變量的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系仿真效果圖，該步驟包括以下操作:
根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)的組成，結(jié)合鍵合圖方法，將電機(jī)、工作臺(tái)以鍵圖變量形式進(jìn)行表達(dá)，最終建立整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)鍵圖模型；根據(jù)機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)鍵合圖模型建立系統(tǒng)狀態(tài)方程；建立MATLAB仿真模型，設(shè)定參數(shù)值，得到輸入、輸出語言變量的仿真曲線；步驟三、結(jié)合步驟一和步驟二，根據(jù)仿真效果圖分析參數(shù)間的變化關(guān)系，對(duì)模糊控制規(guī)則表進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化，所述動(dòng)態(tài)優(yōu)化操作具體包括:分析規(guī)則表中輸入、輸出語言變量間的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系；再根據(jù)通過MATLAB仿真得到的仿真曲線中分析各變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系；最后對(duì)控制規(guī)則表進(jìn)行修改和優(yōu)化。所述步驟一中的參數(shù)運(yùn)算還包括將實(shí)際電流值進(jìn)行提取、量化及存儲(chǔ)的處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):采用功率鍵合圖法建立數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型，并利用MATLAB軟件進(jìn)行仿真，得到模糊控制器輸入、輸出語言變量間的變化關(guān)系曲線效果圖；據(jù)此對(duì)原模糊控制規(guī)則進(jìn)行優(yōu)化，得到了基于實(shí)際加工情況的更優(yōu)的模糊控制規(guī)則表。取代了傳統(tǒng)的基于經(jīng)驗(yàn)和算法思想的模糊控制規(guī)則優(yōu)化方法，達(dá)到控制規(guī)則完備性、交叉性和一致性的合理目標(biāo)；并且提高了系統(tǒng)的控制性能和機(jī)床加工穩(wěn)定性，同時(shí)為數(shù)控加工參數(shù)在線自適應(yīng)調(diào)整的模糊控制器的合理設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)提供了依據(jù)。


圖1為本發(fā)明的整體流程圖；圖2為動(dòng)態(tài)鍵圖模型示意圖；圖3為根據(jù)所建立的數(shù)控加工自適應(yīng)模糊控制模型的進(jìn)行參數(shù)運(yùn)算的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。如圖1所示，根據(jù)數(shù)控加工自適應(yīng)控制模型，得到輸入語言變量電流偏差E1、偏差
變化率EC1及輸出語言變量進(jìn)給速度變化之間的關(guān)系，建立變量參數(shù)運(yùn)算方程，令這三
個(gè)語言變量的模糊集合論域量化檔數(shù)均取相同值6，隸屬度函數(shù)均以三角形函數(shù)表示，根據(jù)輸入、輸出語言變量的聯(lián)系確定模糊控制規(guī)則，步驟I ;機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)包括電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置和工作臺(tái)，據(jù)此建立數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)模塊的動(dòng)態(tài)鍵合圖模型如圖2所示，以及建立傳動(dòng)模塊狀態(tài)方程，得到輸入、輸出變量參數(shù)的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系仿真曲線，步驟2 ;結(jié)合步驟I和步驟2，根據(jù)仿真曲線分析參數(shù)間的變化關(guān)系，對(duì)模糊控制規(guī)則表進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化，提高系統(tǒng)的控制性能，步驟3。傳動(dòng)模塊狀態(tài)方程為:
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控加工參數(shù)自適應(yīng)模糊控制模型規(guī)則優(yōu)化方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一、建立數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)運(yùn)算，確定自適應(yīng)模糊控制模型的輸入、輸出變量，并根據(jù)實(shí)際加工情況，確定取值區(qū)間，該步驟包括以下操作: 確定模糊邏輯的控制對(duì)象； 確定輸入、輸出變量； 確定各變量的歸屬范圍； 確定各變量的對(duì)應(yīng)規(guī)則； 確定比例系數(shù)； 步驟二、分析并確定數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)模塊，運(yùn)用鍵合圖法，得到輸入、輸出語言變量的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系仿真效果圖，該步驟包括以下操作: 根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)的組成，結(jié)合鍵合圖方法，將電機(jī)、工作臺(tái)以鍵圖變量形式進(jìn)行表達(dá)，最終建立整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)鍵圖模型； 根據(jù)機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)鍵合圖模型建立系統(tǒng)狀態(tài)方程
2.如權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控加工參數(shù)自適應(yīng)模糊控制模型規(guī)則優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟一中的參數(shù)運(yùn)算還包括將實(shí)際電流值進(jìn)行提取、量化及存儲(chǔ)的處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)控加工參數(shù)自適應(yīng)模糊控制模型規(guī)則優(yōu)化方法，該方法包括以下步驟步驟一、建立數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)運(yùn)算，確定自適應(yīng)模糊控制模型的輸入、輸出變量，并根據(jù)實(shí)際加工情況，確定取值區(qū)間；步驟二、分析并確定數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)模塊，運(yùn)用鍵合圖法，得到輸入、輸出語言變量的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系仿真效果圖；步驟三、結(jié)合步驟一和步驟二，根據(jù)仿真效果圖分析參數(shù)間的變化關(guān)系，對(duì)模糊控制規(guī)則表進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化。本發(fā)明運(yùn)用功率鍵合圖法對(duì)模糊控制規(guī)則進(jìn)行優(yōu)化，用于數(shù)控加工參數(shù)的在線自適應(yīng)控制，提高了模糊控制器的控制性能和加工穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)G05B19/18GK103197596SQ20131008148
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月14日
發(fā)明者王太勇, 劉恒麗, 林福訓(xùn), 王冬, 盧志理 申請(qǐng)人:天津大學(xué)