基于知识的数控轧辊磨床智能控制系统研究

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1、上海大学博士学位论文基于知识的数控轧辊磨床智能控制系统研究姓名：毕俊喜申请学位级别：博士专业：机械制造及其自动化指导教师：俞涛20070601上海大学博士学位论文用纸制系统融合轧辊磨削工艺是本文智能磨削控制系统的最重要特征。智能NC标准是现代智能控制系统必须采用的标准。由于传统IS06983NC标准存在程序移植性差、CAD／CAM／CNC数据流单向、CAD数据必须经过专门的后处理器、不支持样条数据等局限性，因此国际标准组织制定了新的智能STEP—NC标准。利用STEP。NC在CAX．／CNC之间双

2、向信息流等方面的诸多优点，显著提高了信息的可交换性和柔性。由于轧辊辊形特征参数化明显，因此本文利用了STEP．NC思想，对轧辊CAX／CNC进行了有效的实现。虽然NC技术在通用NC控制系统中已经发展了很多年，但在轧辊磨削领域中，由于磨削过程的非线性、随机性和不确定性等原因，其发展还不尽人意。目前国内外现有的数控轧辊磨削在轧辊辊形生成、轧辊辊形模型描述、轧辊辊形插补策略、砂轮磨损补偿、砂轮修整方法、变速磨削、磨削参数优化决策、轧辊辊形及磨削工艺数据历史追随性、故障智能诊断等方面还存在许多问题。目前在

3、磨削加工中，许多方面仍依赖于操作者的经验和技术熟练程度，对加工过程的实际调整是靠操作者试凑。磨削的现状已成为制约某些先进制造技术发展的关键。智能磨削控制系统一般采用知识基系统KBS、专家系统ES、模糊逻辑FL、神经网络NN、遗传算法GA、自适应优化AC0以及基于模型的智能系统等方法中的一种或几种。这些方法在磨削中的应用，多数集中在螺纹磨床、机器IC磨床、表面磨床、外圆磨床、内圆磨床、缓进给磨床，在轧辊磨削系统中的应用，目前还没有相关文献详细报道。针对目前轧辊磨削中存在的问题和现状，结合上海市科委支

4、持的重大产学研攻关项目一面向钢铁汽车行业的高档数控磨床关键技术及装备开发(项目号05dzllc04)，本文对轧辊磨削进行了深入的理论和实践研究，对轧辊磨削机理、轧辊磨削影响因素、砂轮磨损机理、砂轮修整机理进行了深入研究，建立了轧辊磨削的动态模型、轧辊和砂轮的接触弧长、轧辊磨削力、磨削功率、砂轮磨损补偿的数学模型，建立了基于知识的融合轧辊工艺的轧辊磨削智能控制系统的结构，提出了基于知识的多目标磨削参数优化决策方法，基于多通道技术的砂轮智能在线磨削修整方法，基于STEP．NC思想的轧辊辊形智能创成及其

5、样条插补策略以及变速磨削自适应控制策略，并把知识工程(KBE)、专家系统、遗传算法、模糊逻辑、神经网络等智能理论与方法引入到轧辊磨削加工控制中，初步实现对轧辊磨削加工中轧辊磨削质量的控制。课题的研究为提高现代板材质量，提高轧辊磨削质量和精度，提升轧辊磨削智能磨削过程奠定了理论基础和知识支撑，对现有的国内外轧辊磨削提供了新的思维，将会产生重要的指导意义，创造可观的经济效益和社会效益。关键词：轧辊磨削；智能数控；知识融合；智能修整；智能优化；分析模型n上海大学博士学’位论文用纸ABSTRACTRoll

6、ingisaprocesswherethemetaliscompressedbetweentworotatingrollsforreducingitscross—sectionarea．Therollsareexpensiveandconsumptivetools．Theyareusedtoendurerollingforceandmakerollingmaterialthininrollgrinding．Therearesomerequirementsforrollsuchassufficien

7、tintensity,highersurfacehardness，accuratestructureandsize，androllshapeanditsgrindingaccuracywhichCanmeettheproductqualityandproperrollingprocess．Rollgrindingisakindofspecialgrindingtechniquewhichrequiressomespecialprocesstechnology．Duringtherollingpro

8、cessofprofileandshapeofplate，rollbeginstowear．Wornrollmustbegroundinrollgrinder．Rollgrinderisalargetypeprecisionmachinetool，anditisakeydeviceinmanufacturingmetalplate，strip，foilmaterialenterprise．Henceitisveryimportanttoensureandimproveproduct