[0170] 圖6a為利用傳統(tǒng)方法進行電火花加工的放電狀態(tài)示意圖，可W看出傳統(tǒng)方法由 于抬刀周期為定周期，隨著加工深度增加，排屑情況越來越差，導(dǎo)致加工進入有害加工階 段，放電狀態(tài)越來越差且無法抑制。而本發(fā)明系統(tǒng)或方法，如圖化所示，能夠適應(yīng)性地改變 抬刀周期，當(dāng)放電狀態(tài)變差時，周期T迅速減小，即抬刀頻率升高，使排屑狀況好轉(zhuǎn)，從而使 放電狀態(tài)穩(wěn)定在設(shè)定值附近。隨著加工深度增加排屑變差，T越來越小，從而維持更長時間 的穩(wěn)定加工，獲得較大的深徑比，由于有效放電數(shù)目多，也使得加工時間縮短，效率極大提 高。圖6c為利用傳統(tǒng)方法進行電火花加工與利用本發(fā)明的系統(tǒng)或方法進行電火花加工的 放電狀態(tài)和抬刀周期的對比示意圖，圖中可明顯觀察到，傳統(tǒng)方法（即最上面的圖的部分） 的放電狀態(tài)在0. 2左右，而本發(fā)明的系統(tǒng)或方法的放電狀態(tài)穩(wěn)定在設(shè)定值值0. 03左右（圖 6c的下面兩個圖部分），只有個別放電狀態(tài)升至0. 2,而后立即改善，并穩(wěn)定在設(shè)定值附近。
[0171] 附圖7曰、化為附圖化中S個部分的局部放大圖。圖7a為圖化中1部分的放大圖， 體現(xiàn)了在加工伊始，排屑狀況良好的情況下，放電狀態(tài)始終穩(wěn)定在設(shè)定值附近，此時T保持 最大值從而獲得最快的加工速度。圖化為2部分的放大圖，體現(xiàn)了排屑狀況逐漸變差的過 程中，T隨著放電狀態(tài)變化而調(diào)整的具體過程：當(dāng)放電狀態(tài)惡化并且高于設(shè)定值，T迅速減 小，使抬刀頻率升高從而改善放電狀況；當(dāng)放電狀態(tài)良好并低于設(shè)定值，T逐漸升高，W獲 得較快的加工速度。圖7c為3部分的放大圖，體現(xiàn)了加工末期排屑狀況極差的情況下，放 電狀態(tài)較差，因此T維持在最小值W獲得最快的抬刀頻率，從而最大程度地改善放電狀態(tài)。
[0172] 本發(fā)明通過對過程參數(shù)的在線識別，并利用在線識別的過程參數(shù)，根據(jù)本發(fā)明的 控制模型W及當(dāng)前的放電狀態(tài)得到控制信號，實現(xiàn)對抬刀周期的實時調(diào)節(jié)，能夠使加工維 持在有效加工階段，使加工維持在有效加工階段，極大加強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并提高了加工 效率。
[0173] W上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限制。盡管參照實施例對本發(fā) 明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行各種組合、 修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要 求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項】
1. 一種電火花加工自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括： 放電狀態(tài)判別模塊，用于根據(jù)電火花加工過程中的間隙電壓和間隙電流進行實時判 斷，得到放電狀態(tài)，并將所述放電狀態(tài)傳遞給參數(shù)估計單元以及反饋給控制模塊； 參數(shù)估計模塊，用于根據(jù)所述放電狀態(tài)判別模塊提供的所述放電狀態(tài)以及控制模塊提 供的控制信號在線識別過程參數(shù)，并將識別得到的所述過程參數(shù)傳遞給參數(shù)計算模塊； 參數(shù)計算模塊，用于根據(jù)所述過程參數(shù)計算得到多個控制參數(shù)，并將多個所述控制參 數(shù)傳遞給所述控制模塊； 控制模塊，用于利用多個所述控制參數(shù)和所述放電狀態(tài)，根據(jù)控制模型計算得到控制 信號，并利用所述控制信號確定抬刀周期。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述放電狀態(tài)判別模塊包括放電狀態(tài)識 別單元和放電狀態(tài)判別單元；所述放電狀態(tài)識別單元根據(jù)所述間隙電壓和間隙電流識別得 到有害放電狀態(tài)、有效放電狀態(tài)以及放電延遲狀態(tài)，并傳遞給所述放電狀態(tài)判別單元；所述 放電狀態(tài)判別單元計算所述有害放電狀態(tài)的數(shù)目與所述有害放電狀態(tài)、有效放電狀態(tài)以及 放電延遲狀態(tài)的數(shù)目的和的比值，并將得到的比值作為所述放電狀態(tài)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，有效放電狀態(tài)包括火花放電狀態(tài)和瞬態(tài) 拉弧狀態(tài)，所述有害放電狀態(tài)包括穩(wěn)態(tài)拉弧狀態(tài)和短路狀態(tài)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述參數(shù)估計模塊利用遞歸最小二乘法 估計所述過程參數(shù)，并且所述過程參數(shù)為：式中，al· · .ana、bl· · .bnb、cl· · .Cnc 以及 dl· · .(Ind 為所述過程參數(shù)，Θ 為 表示所述過程參數(shù)的集合，na、nb、η。、^表示過程參數(shù)的個數(shù)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述參數(shù)計算模塊利用下面公式計算所 述多個控制參數(shù)：式中，A(q)、B(q)、C(q)、Ani(Ci) ^ni(Ci)為所述多個控制參數(shù)，q為前向移位算子， al · · · ana、bl · · · bnb、cl · · · Cnc以及 dl · · · d nd均為所述過程參數(shù)，am ! · · · am_、 Imi1 ··· bmnbm為預(yù)定參數(shù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模型為：式中，A (q)、B (q)、C (q)、Ani (q)、Bni (q)為所述多個控制參數(shù)，u。為預(yù)定狀態(tài)，q為前向移 位算子，y(t)為所述放電狀態(tài)，u(t)為所述控制信號。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述抬刀周期利用如下公式計算： T = u/k 式中，T為所述抬刀周期，u為所述控制信號，k為抬刀周期控制系數(shù)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括通訊模塊，其與所述控制 模塊、被控對象連接以及放電狀態(tài)判別模塊連接； 所述放電狀態(tài)判別模塊還包括抬刀狀態(tài)判斷單元，其根據(jù)所述間隙電壓和間隙電流進 行實時判斷，得到抬刀狀態(tài)，并在所述抬刀狀態(tài)數(shù)目大于抬刀預(yù)定值時，生成并發(fā)送有效抬 刀信號給所述通訊模塊；并且在所述有效抬刀信號生成時，所述放電狀態(tài)判別模塊將其最 后一次得到的所述放電狀態(tài)傳遞給所述控制模塊； 所述通訊模塊在接受到所述有效抬刀信號后，將所述控制模塊最新計算得到的所述抬 刀周期傳遞給被控對象。9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項所述的系統(tǒng)進行電火花加工自適應(yīng)控制的方法，其特征 在于，所述方法包括以下步驟： 51、 根據(jù)電火花加工過程中的間隙電壓和間隙電流進行實時判斷，得到放電狀態(tài)； 52、 在線識別過程參數(shù)； 53、 根據(jù)所述過程參數(shù)計算得到多個控制參數(shù)； 54、 利用所述控制參數(shù)和所述放電狀態(tài)，根據(jù)控制模型計算得到控制信號，并利用所述 控制信號確定抬刀周期。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述步驟S3中利用下面公式計算所述多 個控制參數(shù)：式中，A(q)、B(q)、C(q)、Ani(Ci) ^ni(Ci)為所述多個控制參數(shù)，q為前向移位算子， al · · · ana、bl · · · bnb、cl · · · Cnc以及 dl · · · d nd均為所述過程參數(shù)，am ! · · · am_、 Imi1 ··· bmnbm為預(yù)定參數(shù)； 所述步驟S4中控制模型為：式中，A (q)、B (q)、C (q)、Ani (q)、Bni (q)為所述多個控制參數(shù)，u。為預(yù)定狀態(tài)，q為前向移 位算子，y(t)為所述放電狀態(tài)，u (t)為所述控制信號； 所述步驟S4中的抬刀周期利用如下公式計算： T = u/k 式中，T為所述抬刀周期，u為所述控制信號，k為抬刀周期控制系數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電火花加工自適應(yīng)控制系統(tǒng)及方法，本發(fā)明通過對過程參數(shù)的在線識別，并利用在線識別的過程參數(shù)，根據(jù)本發(fā)明的控制模型以及當(dāng)前的放電狀態(tài)得到控制信號，實現(xiàn)對抬刀周期的實時調(diào)節(jié)，能夠使加工維持在有效加工階段，極大加強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并提高了加工效率。
【IPC分類】B23H1/02
【公開號】CN105171146
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】周明, 吳建洋, 楊建偉, 姚德臣
【申請人】北京建筑大學(xué)
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年7月14日