本發(fā)明涉及電加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種電火花加工自適應(yīng)控制方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著電加工技術(shù)的發(fā)展，電火花加工因加工精度高及制造成本低等突出優(yōu)點，已在生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。電火花加工過程是一個弱穩(wěn)態(tài)過程，如果加工過程中沖油或排屑狀況惡劣，系統(tǒng)會進(jìn)入不穩(wěn)定狀態(tài)且放電狀態(tài)波動加大，從而導(dǎo)致工件表面燒傷、影響加工效率。因此，如何控制電火花加工是個關(guān)鍵問題。現(xiàn)有的電火花加工自適應(yīng)控制方法主要是依據(jù)固定的放電狀態(tài)參考值，通過自適應(yīng)控制方式得到控制信號，從而根據(jù)控制信號對機(jī)床的抬刀周期進(jìn)行調(diào)整，并實現(xiàn)對電火花加工的自適應(yīng)控制。

在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題：由于是讓放電狀態(tài)追蹤固定的放電狀態(tài)參考值，即按照固定的放電狀態(tài)參考值來對抬刀周期進(jìn)行調(diào)整，而加工條件是動態(tài)變化的，隨著加工條件變差，放電狀態(tài)波動幅度也會隨之加大，從而使自適應(yīng)控制系統(tǒng)進(jìn)入不穩(wěn)定狀態(tài)，進(jìn)而引起有害加工損害工件甚至使得自適應(yīng)控制失效。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的方法、裝置及系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種電火花加工自適應(yīng)控制方法，該方法包括：

基于當(dāng)前時間序列點，根據(jù)上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)值，計算對應(yīng)的放電狀態(tài)波動幅度；

基于第一數(shù)學(xué)關(guān)系模型，根據(jù)放電狀態(tài)波動幅度、上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)波動幅度參考值及上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)參考值，計算下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值；

基于第二數(shù)學(xué)關(guān)系模型，根據(jù)下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值，計算下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)波動幅度參考值；

根據(jù)下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值、當(dāng)前時間序列點的放電狀態(tài)值及當(dāng)前時間序列點之前預(yù)設(shè)數(shù)量個時間序列點的放電狀態(tài)值，按照自適應(yīng)控制方式計算下一時間序列點的控制信號；

基于下一時間序列點的控制信號，獲取電火花加工機(jī)床的下一抬刀周期。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種電火花加工自適應(yīng)控制裝置，該裝置包括：放電狀態(tài)波動幅度控制模塊、自適應(yīng)控制模塊及電火花加工機(jī)床；

放電狀態(tài)波動幅度控制模塊，用于基于第一數(shù)學(xué)關(guān)系模型計算放電狀態(tài)參考值，基于第二數(shù)學(xué)關(guān)系模型計算放電狀態(tài)波動幅度參考值；

自適應(yīng)控制模塊，用于根據(jù)放電狀態(tài)參考值、當(dāng)前時間序列點的放電狀態(tài)值及當(dāng)前時間序列點之前預(yù)設(shè)數(shù)量個時間序列點的放電狀態(tài)值，計算控制信號，根據(jù)控制信號獲取對應(yīng)的抬刀周期；

電火花加工機(jī)床，用于根據(jù)抬刀周期對上一抬刀周期進(jìn)行修改，實現(xiàn)電火花加工的自適應(yīng)控制。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種電火花加工自適應(yīng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：放電狀態(tài)辨識單元、參數(shù)辨識單元、放電狀態(tài)波動幅度計算器、放電狀態(tài)參考值控制器、放電狀態(tài)波動幅度控制器、自適應(yīng)控制器、抬刀周期計算單元及電火花加工機(jī)床；

放電狀態(tài)辨識單元，用于在線辨識采樣點的放電狀態(tài)值，并將采樣點的放電狀態(tài)值傳遞給參數(shù)辨識單元、自適應(yīng)控制器及放電狀態(tài)波動幅度計算器。

參數(shù)辨識單元，用于根據(jù)辨識所得的放電狀態(tài)值，對電火花加工模型參數(shù)進(jìn)行辨識，將辨識的模型參數(shù)傳遞給自適應(yīng)控制器；

放電狀態(tài)波動幅度計算器，用于根據(jù)上一個時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)值，計算對應(yīng)的放電狀態(tài)波動幅度，并將放電狀態(tài)波動幅度傳遞給放電狀態(tài)參考值控制器；

放電狀態(tài)參考值控制器，用于根據(jù)放電狀態(tài)波動幅度、上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)參考值及上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)波動幅度參考值，計算下一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)參考值，并將放電狀態(tài)參考值傳遞給自適應(yīng)控制器及放電狀態(tài)波動幅度控制器；

放電狀態(tài)波動幅度控制器，用于根據(jù)下一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)參考值，計算下一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)波動幅度參考值，將下一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)波動幅度參考值傳遞給放電狀態(tài)參考值控制器；

自適應(yīng)控制器，用于根據(jù)下一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)參考值、當(dāng)前時間序列點的放電狀態(tài)值及當(dāng)前時間序列點之前預(yù)設(shè)數(shù)量個時間序列點的放電狀態(tài)值，計算控制信號，并將控制信號傳遞給抬刀周期計算單元；

抬刀周期計算單元，用于基于控制信號，獲取抬刀周期，并將抬刀周期傳遞給電火花加工機(jī)床；

電火花加工機(jī)床，用于根據(jù)抬刀周期對上一抬刀周期進(jìn)行修改，實現(xiàn)電火花加工的自適應(yīng)控制。

本申請?zhí)岢龅募夹g(shù)方案帶來的有益效果是：

通過根據(jù)上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)值，計算對應(yīng)的放電狀態(tài)波動幅度。基于第一數(shù)學(xué)關(guān)系模型，根據(jù)放電狀態(tài)波動幅度、上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)波動幅度參考值及上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)參考值，計算下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值?；诘诙?shù)學(xué)關(guān)系模型，根據(jù)下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值，計算下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)波動幅度參考值。根據(jù)下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值、當(dāng)前時間序列點的放電狀態(tài)值及當(dāng)前時間序列點之前預(yù)設(shè)數(shù)量個時間序列點的放電狀態(tài)值，按照自適應(yīng)控制方式計算下一時間序列點的控制信號。基于下一時間序列點的控制信號，獲取電火花加工機(jī)床的下一抬刀周期。由于可對放電狀態(tài)參考值及放電狀態(tài)波動幅度參考值進(jìn)行實時調(diào)整，從而能夠?qū)⒎烹姞顟B(tài)波動幅度控制在任意范圍內(nèi)，進(jìn)而能夠提高加工表面的一致性。

同時，還能夠在不同電導(dǎo)率的工作液中維持電火花自適應(yīng)加工的穩(wěn)定性。尤其是在強電導(dǎo)率加工液條件下，如消電離不充分，通過對放電狀態(tài)波動幅度的控制，在電導(dǎo)率較高的加工液中也能將電火花加工自適應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性維持在較好的程度，可實現(xiàn)電火花加工自適應(yīng)控制的魯棒性，并能夠提高加工能力及效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的一種電火花加工自適應(yīng)控制方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例的一種電火花加工自適應(yīng)控制方法的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例的一種加工效果示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例的一種加工效果示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例的一種加工效果示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例的一種電火花加工自適應(yīng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

電火花加工是利用浸在工作液中的兩極間脈沖放電時，產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導(dǎo)電材料的特種加工方法，又稱放電加工或電蝕加工，英文簡稱EDM(Electrical Discharge Machining，電火花加工)。

其中，電火花加工過程是一個弱穩(wěn)態(tài)過程，即在有效加工階段其線性特性例如均值、方差或能量譜等均在一個很小的范圍內(nèi)波動。如果加工過程中出現(xiàn)沖油或排屑狀況惡劣的等情況，則會出現(xiàn)有害加工并損害工件。有害加工的出現(xiàn)，會使電火花加工自適應(yīng)控制系統(tǒng)進(jìn)入不穩(wěn)定狀態(tài)。相應(yīng)地，放電狀態(tài)波動加大會燒傷被加工的工件表面，從而影響加工效率。

為了避免有害加工的出現(xiàn)，有效的方法是通過改變加工過程中的伺服運動參數(shù)或能量參數(shù)，在不影響加工精度的前提下，使加工從有害加工階段重新回到有效加工階段?；蛘?，通過提前改變伺服運動參數(shù)或放電參數(shù)，避免加工進(jìn)入有害加工階段。為達(dá)到這一目的，可建立有效的閉環(huán)控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)能夠根據(jù)加工過程中的放電狀態(tài)值，實時改變伺服運動參數(shù)或放電參數(shù)，從而使得加工過程維持在有效加工階段，并提高加工效率。

為了描述電火花加工的極間放電狀態(tài)，可對電火花加工的極間放電狀態(tài)進(jìn)行定義?？紤]到電火花加工機(jī)床的拉弧保護(hù)功能，可采用穩(wěn)態(tài)拉弧率和短路比率之和，即有害脈沖出現(xiàn)的幾率，來反映不同加工狀況所對應(yīng)的極間放電狀態(tài)。同時，在本實施例中按照實際情形可對比率作適當(dāng)?shù)母膭?，重新定義如下，極間放電狀態(tài)＝(短路數(shù)+穩(wěn)態(tài)拉弧數(shù))/(火花放電數(shù)+瞬態(tài)拉弧數(shù)+短路數(shù)+穩(wěn)態(tài)拉弧數(shù))。上述計算過程可如下公式(1)所示：

r＝(τ_short+τ_stab.arc)/(τ_spark+τ_tran.arc+τ_stab.arc+τ_short) (1)

其中，r為極間放電狀態(tài)。τ_spark為單位時間內(nèi)火花脈沖的采樣累計數(shù)量，τ_tran.arc為單位時間內(nèi)瞬態(tài)拉弧脈沖的采樣累計數(shù)量，τ_stab.arc為單位時間內(nèi)穩(wěn)態(tài)拉弧脈沖的采樣累計數(shù)量，τ_short為單位時間內(nèi)短路脈沖的采樣累計數(shù)量。

針對出現(xiàn)有害加工的問題，現(xiàn)有的電火花加工自適應(yīng)控制方法主要是依據(jù)固定的放電狀態(tài)參考值，通過自適應(yīng)控制方式得到控制信號，從而根據(jù)控制信號對機(jī)床的抬刀周期進(jìn)行調(diào)整，并實現(xiàn)對電火花加工的自適應(yīng)控制。

然而，在電火花加工過程中加工條件通常是動態(tài)變化的。隨著加工條件變差，放電狀態(tài)波動幅度會隨之加大。特別是即將進(jìn)入有害加工階段時，放電狀態(tài)波動幅度會突然增大。以放電狀態(tài)為監(jiān)控指標(biāo)的自適應(yīng)控制系統(tǒng)在輸出控制變量時會產(chǎn)生震蕩，并進(jìn)一步加大短路與拉弧脈沖的出現(xiàn)幾率，從而引起有害加工損害工件，導(dǎo)致電火花加工自適應(yīng)控制系統(tǒng)無法發(fā)揮最大的加工能力甚至使得自適應(yīng)控制失效。

針對現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本實施例提供了一種電火花加工自適應(yīng)控制方法。參見圖1，101、基于當(dāng)前時間序列點，根據(jù)上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)值，計算對應(yīng)的放電狀態(tài)波動幅度；102、基于第一數(shù)學(xué)關(guān)系模型，根據(jù)放電狀態(tài)波動幅度、上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)波動幅度參考值及上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)參考值，計算下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值；103、基于第二數(shù)學(xué)關(guān)系模型，根據(jù)下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值，計算下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)波動幅度參考值；104、根據(jù)下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值、當(dāng)前時間序列點的放電狀態(tài)值及當(dāng)前時間序列點之前預(yù)設(shè)數(shù)量個時間序列點的放電狀態(tài)值，按照自適應(yīng)控制方式計算下一時間序列點的控制信號；105、基于下一時間序列點的控制信號，獲取電火花加工機(jī)床的下一抬刀周期。

本發(fā)明實施例提供的方法，通過根據(jù)上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)值，計算對應(yīng)的放電狀態(tài)波動幅度?；诘谝粩?shù)學(xué)關(guān)系模型，根據(jù)放電狀態(tài)波動幅度、上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)波動幅度參考值及上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)參考值，計算下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值?；诘诙?shù)學(xué)關(guān)系模型，根據(jù)下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值，計算下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)波動幅度參考值。根據(jù)下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值、當(dāng)前時間序列點的放電狀態(tài)值及當(dāng)前時間序列點之前預(yù)設(shè)數(shù)量個時間序列點的放電狀態(tài)值，按照自適應(yīng)控制方式計算下一時間序列點的控制信號。基于下一時間序列點的控制信號，獲取電火花加工機(jī)床的下一抬刀周期。由于可對放電狀態(tài)參考值及放電狀態(tài)波動幅度參考值進(jìn)行實時調(diào)整，從而能夠?qū)⒎烹姞顟B(tài)波動幅度控制在任意范圍內(nèi)，進(jìn)而能夠提高加工表面的一致性。

同時，還能夠在不同電導(dǎo)率的工作液中維持電火花自適應(yīng)加工的穩(wěn)定性。尤其是在強電導(dǎo)率加工液條件下，如消電離不充分，通過對放電狀態(tài)波動幅度的控制，在電導(dǎo)率較高的加工液中也能將電火花加工自適應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性維持在較好的程度，可實現(xiàn)電火花加工自適應(yīng)控制的魯棒性，并能夠提高加工能力及效率。

作為一種可選實施例，根據(jù)上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)值，計算對應(yīng)的放電狀態(tài)波動幅度之前，還包括：

獲取預(yù)先存儲的上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)值。

作為一種可選實施例，根據(jù)上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)值，計算對應(yīng)的放電狀態(tài)波動幅度，包括：

計算上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)值所對應(yīng)的方差值，將方差值作為對應(yīng)的放電狀態(tài)波動幅度。

作為一種可選實施例，第一數(shù)學(xué)關(guān)系模型為放電狀態(tài)波動幅度、放電狀態(tài)波動幅度參考值及放電狀態(tài)參考值之間的線性或非線性數(shù)學(xué)關(guān)系模型；

第二數(shù)學(xué)關(guān)系模型為放電狀態(tài)參考值與放電狀態(tài)波動幅度參考值之間的線性或非線性數(shù)學(xué)關(guān)系模型。

作為一種可選實施例，自適應(yīng)控制方式包括超前三步預(yù)測控制方式、超前兩步預(yù)測控制方式、超前一步的最小方差預(yù)測控制方式或最小方差與參考模型耦合的自適應(yīng)控制方式。

作為一種可選實施例，基于下一時間序列點的控制信號，獲取電火花加工機(jī)床的下一抬刀周期，包括：

按照控制信號與抬刀周期之間的映射關(guān)系，將下一時間序列點的控制信號映射為電火花加工機(jī)床的下一抬刀周期。

上述所有可選技術(shù)方案，可以采用任意結(jié)合形成本發(fā)明的可選實施例，在此不再一一贅述。

基于上述圖1對應(yīng)實施例所提供的內(nèi)容，本發(fā)明實施例提供了一種電火花加工自適應(yīng)控制方法。參見圖2，本實施例提供的方法流程包括：201、基于當(dāng)前時間序列點，根據(jù)上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)值，計算對應(yīng)的放電狀態(tài)波動幅度；202、基于第一數(shù)學(xué)關(guān)系模型，根據(jù)放電狀態(tài)波動幅度、上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)波動幅度參考值及上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)參考值，計算下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值；203、基于第二數(shù)學(xué)關(guān)系模型，根據(jù)下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值，計算下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)波動幅度參考值；204、根據(jù)下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值、當(dāng)前時間序列點的放電狀態(tài)值及當(dāng)前時間序列點之前預(yù)設(shè)數(shù)量個時間序列點的放電狀態(tài)值，按照自適應(yīng)控制方式計算下一時間序列點的控制信號；205、按照控制信號與抬刀周期之間的映射關(guān)系，將下一時間序列點的控制信號映射為電火花加工機(jī)床的下一抬刀周期。

其中，201、基于當(dāng)前時間序列點，根據(jù)上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)值，計算對應(yīng)的放電狀態(tài)波動幅度。

在執(zhí)行本步驟之前，以當(dāng)前時間序列點為基準(zhǔn)，可獲取當(dāng)前時間序列點上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)值，本實施例對此不作具體限定。其中，時間序列區(qū)間的長度可以根據(jù)需求進(jìn)行設(shè)定，本實施例對此不作具體限定。例如，若當(dāng)前時間序列點為第3個時間序列點及上一個時間序列區(qū)間為第1個時間序列點到第3個時間序列點，則時間序列區(qū)間的長度為2。

另外，在根據(jù)上一時間序列區(qū)間內(nèi)采樣得到的放電狀態(tài)值，計算對應(yīng)的放電狀態(tài)波動幅度之前，還可以預(yù)先對上一時間序列區(qū)間內(nèi)采樣得到的放電狀態(tài)值進(jìn)行存儲。當(dāng)需要計算放電狀態(tài)波動幅度時，可獲取預(yù)先存儲的上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)值，本實施例對此不作具體限定。

關(guān)于根據(jù)上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)值，計算對應(yīng)的放電狀態(tài)波動幅度的方式，本實施例對此不作具體限定，包括但不限于：計算上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)值所對應(yīng)的方差值，將方差值作為對應(yīng)的放電狀態(tài)波動幅度。

其中，202、基于第一數(shù)學(xué)關(guān)系模型，根據(jù)放電狀態(tài)波動幅度、上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)波動幅度參考值及上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)參考值，計算下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值。

電火花加工通常是使電極沿加工進(jìn)給方向做周期性的往復(fù)運動，稱為抬刀運動。相應(yīng)地，抬刀運動對應(yīng)著抬刀周期。另外，第一數(shù)學(xué)關(guān)系模型為放電狀態(tài)波動幅度、放電狀態(tài)波動幅度參考值及放電狀態(tài)參考值之間的線性或非線性數(shù)學(xué)關(guān)系模型，本實施例對此不作具體限定。

需要說明的是，由上述步驟201中隊時間序列區(qū)間的定義可知，下一個時間序列區(qū)間為以當(dāng)前時間序列點為起始點，區(qū)間長度為預(yù)設(shè)長度的時間序列區(qū)間。例如，若當(dāng)前時間序列點為第3個時間序列點且區(qū)間長度為2，則下一個時間序列區(qū)間為第3個時間序列點到第5個時間序列點。

其中，203、基于第二數(shù)學(xué)關(guān)系模型，根據(jù)下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值，計算下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)波動幅度參考值。

由上述步驟202可知，在計算下一個時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值時，需要用到上一個時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)波動幅度參考值，從而在本實施例中可計算下一個時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)波動幅度參考值，以用于計算下下個時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值，本實施例對此不作具體限定。另外，第二數(shù)學(xué)關(guān)系模型為放電狀態(tài)參考值與放電狀態(tài)波動幅度參考值之間的線性或非線性數(shù)學(xué)關(guān)系模型，本實施例對此也不作具體限定。

其中，204、根據(jù)下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值、當(dāng)前時間序列點的放電狀態(tài)值及當(dāng)前時間序列點之前預(yù)設(shè)數(shù)量個時間序列點的放電狀態(tài)值，按照自適應(yīng)控制方式計算下一時間序列點的控制信號。

其中，自適應(yīng)控制方式可以為超前三步預(yù)測控制方式、超前兩步預(yù)測控制方式、超前一步的最小方差預(yù)測控制方式或最小方差與參考模型耦合的自適應(yīng)控制方式，本實施例對此不作具體限定。

其中，205、按照控制信號與抬刀周期之間的映射關(guān)系，將下一時間序列點的控制信號映射為電火花加工機(jī)床的下一抬刀周期。

其中，映射關(guān)系可以為線性或非線性映射關(guān)系，也可以為分段函數(shù)映射關(guān)系，本實施例對此不作具體限定。

基于上述電火花加工處理過程，現(xiàn)將現(xiàn)有技術(shù)所對應(yīng)的加工效果與本發(fā)明提供的電火花加工自適應(yīng)控制方法所對應(yīng)的加工效果進(jìn)行比對。圖3為現(xiàn)有技術(shù)在較弱電導(dǎo)率工作液條件下的加工效果圖，可以看出抬刀周期在根據(jù)放電狀態(tài)的變化進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整。在放電狀態(tài)波動幅度低的部分，抬刀周期相應(yīng)地在小范圍內(nèi)調(diào)整。一旦出現(xiàn)瞬時高放電狀態(tài)，抬刀周期立刻降低到最小設(shè)定值且會持續(xù)一段時間，從而提高抬刀頻率以加速排屑。由于加工液電導(dǎo)率低，放電后的消電離充分，加工過程基本都處于有效加工階段?？傮w來看，放電狀態(tài)波動幅度維持在一定范圍內(nèi)。但隨著加工深度的增加波動幅度持續(xù)緩慢增加，一直到加工深度達(dá)30mm。由此看來，現(xiàn)有技術(shù)能夠滿足在弱電導(dǎo)率加工液中的穩(wěn)定加工要求。

圖4為現(xiàn)有技術(shù)在較強電導(dǎo)率工作液中的加工效果圖，可以看出放電狀態(tài)密集程度較圖3明顯增加。這意味著在圖4所示的加工環(huán)境中，放電狀態(tài)波動幅度明顯大于圖3所示的加工環(huán)境。在整個加工過程中，明顯看出放電狀態(tài)波動幅度隨加工深度增加而增大。由于加工液電導(dǎo)率較高，放電后加工液消電離不夠充分，容易產(chǎn)生拉弧，因而當(dāng)放電狀態(tài)波動幅度超過一定范圍時，造成了一段較高的放電狀態(tài)(在橫坐標(biāo)5000點前有一定程度的拉弧)。此時，加工深度為15mm。造成這一現(xiàn)象的原因是加工液消電離不充分，導(dǎo)致抬刀周期下降到最小值以減少放電時間，促使加工液擊穿強度恢復(fù)。隨著加工過程的持續(xù)，這一現(xiàn)象會周期性產(chǎn)生(在橫坐標(biāo)5000點后，17mm處第二次出現(xiàn))。當(dāng)加工深度到達(dá)19mm時，由于排屑條件的變差和消電離不充分，此時會導(dǎo)致拉弧而使加工停止。綜上，現(xiàn)有技術(shù)在加工液較差的情況下無法完全發(fā)揮其穩(wěn)定加工的作用。

然而基于本發(fā)明實施例提供的電火花加工自適應(yīng)控制方法，對應(yīng)的加工效果圖可如圖5所示。圖5為采用本發(fā)明提供的方法在較高電導(dǎo)率加工液條件下的加工效果圖。從圖5中可以看出，隨著加工深度的增加、排屑條件的變差，放電狀態(tài)波動幅度隨之減小，抬刀周期也隨放電狀態(tài)波動緩慢但穩(wěn)定的減小。當(dāng)加工深度到達(dá)21mm時，由于工作液消電離不充分，出現(xiàn)了一段放電狀態(tài)的大幅度波動。此時，放電狀態(tài)參考值和放電狀態(tài)波動幅度參考值快速下降，將放電狀態(tài)波動幅度控制在極小范圍內(nèi)并阻止拉弧的出現(xiàn)，使加工深度一直進(jìn)行到24mm。這時由于排屑條件和工作液消電離不充分，使得放電狀態(tài)波動幅度遠(yuǎn)超放電狀態(tài)波動幅度參考值，從而導(dǎo)致拉弧停止加工。這說明在此實施例中，本發(fā)明控制系統(tǒng)的控制能力已經(jīng)完全發(fā)揮，在較差加工環(huán)境下加工能力較現(xiàn)有技術(shù)提高了26.3％，提高了加工能力。

本發(fā)明實施例提供的方法，通過根據(jù)上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)值，計算對應(yīng)的放電狀態(tài)波動幅度。基于第一數(shù)學(xué)關(guān)系模型，根據(jù)放電狀態(tài)波動幅度、上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)波動幅度參考值及上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)參考值，計算下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值?；诘诙?shù)學(xué)關(guān)系模型，根據(jù)下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值，計算下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)波動幅度參考值。根據(jù)下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值、當(dāng)前時間序列點的放電狀態(tài)值及當(dāng)前時間序列點之前預(yù)設(shè)數(shù)量個時間序列點的放電狀態(tài)值，按照自適應(yīng)控制方式計算下一時間序列點的控制信號。按照控制信號與抬刀周期之間的映射關(guān)系，將下一時間序列點的控制信號映射為電火花加工機(jī)床的下一抬刀周期。由于可對放電狀態(tài)參考值及放電狀態(tài)波動幅度參考值進(jìn)行實時調(diào)整，從而能夠?qū)⒎烹姞顟B(tài)波動幅度控制在任意范圍內(nèi)，進(jìn)而能夠提高加工表面的一致性。

同時，還能夠在不同電導(dǎo)率的工作液中維持電火花自適應(yīng)加工的穩(wěn)定性。尤其是在強電導(dǎo)率加工液條件下，如消電離不充分，通過對放電狀態(tài)波動幅度的控制，在電導(dǎo)率較高的加工液中也能將電火花加工自適應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性維持在較好的程度，并能夠提高加工能力及效率。

本發(fā)明實施例提供了一種電火花加工自適應(yīng)控制裝置，該裝置用于執(zhí)行上述圖1或圖2對應(yīng)的實施例中所提供的電火花加工自適應(yīng)控制方法。該裝置包括：放電狀態(tài)波動幅度控制模塊、自適應(yīng)控制模塊及電火花加工機(jī)床。

其中，放電狀態(tài)波動幅度控制模塊，用于基于第一數(shù)學(xué)關(guān)系模型計算放電狀態(tài)參考值，基于第二數(shù)學(xué)關(guān)系模型計算放電狀態(tài)波動幅度參考值。具體地，放電狀態(tài)波動幅度控制模塊用于執(zhí)行上述圖2對應(yīng)的實施例中步驟201至步驟203中的過程。

自適應(yīng)控制模塊，用于根據(jù)放電狀態(tài)參考值、當(dāng)前時間序列點的放電狀態(tài)值及當(dāng)前時間序列點之前預(yù)設(shè)數(shù)量個時間序列點的放電狀態(tài)值，計算控制信號，根據(jù)控制信號獲取對應(yīng)的抬刀周期。具體地，自適應(yīng)控制模塊用于執(zhí)行上述圖2對應(yīng)的實施例中步驟204與步驟205中的過程。

電火花加工機(jī)床，用于根據(jù)抬刀周期對上一抬刀周期進(jìn)行修改，實現(xiàn)電火花加工的自適應(yīng)控制。

本發(fā)明實施例提供的裝置，通過根據(jù)上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)值，計算對應(yīng)的放電狀態(tài)波動幅度?；诘谝粩?shù)學(xué)關(guān)系模型，根據(jù)放電狀態(tài)波動幅度、上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)波動幅度參考值及上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)參考值，計算下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值?；诘诙?shù)學(xué)關(guān)系模型，根據(jù)下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值，計算下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)波動幅度參考值。根據(jù)下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值、當(dāng)前時間序列點的放電狀態(tài)值及當(dāng)前時間序列點之前預(yù)設(shè)數(shù)量個時間序列點的放電狀態(tài)值，按照自適應(yīng)控制方式計算下一時間序列點的控制信號?；谙乱粫r間序列點的控制信號，獲取電火花加工機(jī)床的下一抬刀周期。由于可對放電狀態(tài)參考值及放電狀態(tài)波動幅度參考值進(jìn)行實時調(diào)整，從而能夠?qū)⒎烹姞顟B(tài)波動幅度控制在任意范圍內(nèi)，進(jìn)而能夠提高加工表面的一致性。

同時，還能夠在不同電導(dǎo)率的工作液中維持電火花自適應(yīng)加工的穩(wěn)定性。尤其是在強電導(dǎo)率加工液條件下，如消電離不充分，通過對放電狀態(tài)波動幅度的控制，在電導(dǎo)率較高的加工液中也能將電火花加工自適應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性維持在較好的程度，可實現(xiàn)電火花加工自適應(yīng)控制的魯棒性，并能夠提高加工能力及效率。

本發(fā)明實施例提供了一種電火花加工自適應(yīng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于執(zhí)行上述圖1或圖2對應(yīng)的實施例中所提供的電火花加工自適應(yīng)控制方法。參見圖6，該系統(tǒng)包括放電狀態(tài)辨識單元601、參數(shù)辨識單元602、放電狀態(tài)波動幅度計算器603、放電狀態(tài)參考值控制器604、放電狀態(tài)波動幅度控制器605、自適應(yīng)控制器606、抬刀周期計算單元607及電火花加工機(jī)床608。

放電狀態(tài)辨識單元601，用于在線辨識采樣點的放電狀態(tài)值，并將采樣點的放電狀態(tài)值傳遞給參數(shù)辨識單元602、自適應(yīng)控制器606及放電狀態(tài)波動幅度計算器603。

參數(shù)辨識單元602，用于根據(jù)辨識所得的放電狀態(tài)值，對電火花加工模型參數(shù)進(jìn)行辨識，將辨識的模型參數(shù)傳遞給自適應(yīng)控制器606；

放電狀態(tài)波動幅度計算器603，用于根據(jù)上一個時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)值，計算對應(yīng)的放電狀態(tài)波動幅度，并將放電狀態(tài)波動幅度傳遞給放電狀態(tài)參考值控制器604；

放電狀態(tài)參考值控制器604，用于根據(jù)放電狀態(tài)波動幅度、上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)參考值及上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)波動幅度參考值，計算下一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)參考值，并將放電狀態(tài)參考值傳遞給自適應(yīng)控制器606及放電狀態(tài)波動幅度控制器605；

放電狀態(tài)波動幅度控制器605，用于根據(jù)下一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)參考值，計算下一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)波動幅度參考值，將下一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)波動幅度參考值傳遞給放電狀態(tài)參考值控制器604；

自適應(yīng)控制器606，用于根據(jù)下一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)參考值、當(dāng)前時間序列點的放電狀態(tài)值及當(dāng)前時間序列點之前預(yù)設(shè)數(shù)量個時間序列點的放電狀態(tài)值，計算控制信號，并將控制信號傳遞給抬刀周期計算單元607；

抬刀周期計算單元607，用于基于控制信號，獲取抬刀周期，并將抬刀周期傳遞給電火花加工機(jī)床；

電火花加工機(jī)床608，用于根據(jù)抬刀周期對上一抬刀周期進(jìn)行修改，實現(xiàn)電火花加工的自適應(yīng)控制。

另外，由于計算下一個時間序列點的放電狀態(tài)參考值需要用到上一個時間序列點的放電狀態(tài)波動幅度參考值，從而放電狀態(tài)波動幅度控制器605可向放電狀態(tài)參考值控制器604傳遞放電狀態(tài)波動幅度參考值。

相應(yīng)地，放電狀態(tài)參考值控制器604，用于根據(jù)放電狀態(tài)波動幅度及上一個時間序列點的放電狀態(tài)波動幅度參考值，計算下一個時間序列點的放電狀態(tài)參考值，并將下一個時間序列點的放電狀態(tài)參考值傳遞給放電狀態(tài)波動幅度控制器605。

需要說明的是，上述系統(tǒng)的處理過程可以基于VC++平臺，或嵌入式系統(tǒng)等，本實施例對此不作具體限定。另外，運行過程中可按照多線程運行的方式，采用模塊化編程使被控對象EDM改變抬刀周期。通過對抬刀周期的自適應(yīng)調(diào)整實現(xiàn)對放電狀態(tài)波動幅度的控制，并達(dá)到電火花加工自適應(yīng)控制的魯棒性。

本發(fā)明實施例提供的系統(tǒng)，通過根據(jù)上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)值，計算對應(yīng)的放電狀態(tài)波動幅度。基于第一數(shù)學(xué)關(guān)系模型，根據(jù)放電狀態(tài)波動幅度、上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)波動幅度參考值及上一時間序列區(qū)間內(nèi)的放電狀態(tài)參考值，計算下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值。基于第二數(shù)學(xué)關(guān)系模型，根據(jù)下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值，計算下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)波動幅度參考值。根據(jù)下一時間序列區(qū)間的放電狀態(tài)參考值、當(dāng)前時間序列點的放電狀態(tài)值及當(dāng)前時間序列點之前預(yù)設(shè)數(shù)量個時間序列點的放電狀態(tài)值，按照自適應(yīng)控制方式計算下一時間序列點的控制信號?；谙乱粫r間序列點的控制信號，獲取電火花加工機(jī)床的下一抬刀周期。由于可對放電狀態(tài)參考值及放電狀態(tài)波動幅度參考值進(jìn)行實時調(diào)整，從而能夠?qū)⒎烹姞顟B(tài)波動幅度控制在任意范圍內(nèi)，進(jìn)而能夠提高加工表面的一致性。

同時，還能夠在不同電導(dǎo)率的工作液中維持電火花自適應(yīng)加工的穩(wěn)定性。尤其是在強電導(dǎo)率加工液條件下，如消電離不充分，通過對放電狀態(tài)波動幅度的控制，在電導(dǎo)率較高的加工液中也能將電火花加工自適應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性維持在較好的程度，可實現(xiàn)電火花加工自適應(yīng)控制的魯棒性，并能夠提高加工能力及效率。

最后，本申請的方法僅為較佳的實施方案，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。