微细电火花加工过程的模糊控制.pdf

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1、徽细电火花加互过程的模糊控制口赵亚军口白羽长春工业大学机电工程学院长春130012摘要：对电火花加工控制系统的机理进行了分析，确定了以电压和电流为输入、脉冲宽度为输出的控制方案．设计了模糊控制器，利用模糊理论确定了高精度的控制查询表。最后通过MATLAB仿真验证了控制系统的可靠性。关键词：控制系统脉冲宽度模糊理论MATLAB中图分类号：TG661文献标识码：A文章编号：1000—4998f2014)09—0051—03随着机电一体化技术的发展．现代制造技术正向不仅增加了检测的难度．造成检测信号失真．而且由于小型化、微型化方向发展，微细加工技术由此应运而对

2、检测系统的分辨率要求较高．增加了硬件电路的复生。电火花加工(EDM)是依靠工具电极与工件之间的杂性。为了更好地反映极间的放电状态．可以同时检测脉冲放电所产生的高温、高热，使金属材料熔化、气化，电压和电流值，分别对电压、电流值进行处理，判断从而去除金属材料的加工余量。在加工过程中．工具与当前的放电状态．再对两者进行耦合．最终确定极间的工件并不直接接触．不产生机械切削力．特别适合微细放电状态_6_。因此，选择间隙电压和电流作为控制系统加工．因此．微细电火花加工技术作为微细加工技术的的输入：选择脉冲宽度作为控制系统的输出。控制系统重要手段得到迅速发展。目前微细

3、电火花加工技术在的结构原理图如图1所示航空航天、医学、模具、微电子器件、生物技术、微型传3模糊控制器的设计感器和微型电器制造等方面得到广泛应用[微细电火花加工是指用棒状电极或用线电极电火花加工微该模糊控制器以平均电压误差变化、平均电压误孔、窄槽、窄缝和各种复杂形状的加工技术[，由于微差变化率和平均电流误差变化、平均电流误差变化率细电火花加工放电间隙小、单个脉冲能量小．其加工效为输入，脉冲宽度作为输出。由于电流控制和电压控制率特别低．因此提高微细电火花加工效率成为人们关原理本质一样[7]．均是在变化以及变化率较大时．快速注的热点调节输出量．唯一的区别就是其

4、控制结果相反即当电流以及电流变化率较大时．应该增加脉冲宽度：而在电1控制机理的分析压及电压变化率较大时．应该减小脉冲宽度这里以电电火花加工控制系统主要由伺服控制、抬刀控制压变化及电压变化率为例．分析该控制系统。该系统可和电源控制3部分组成。根据电火花加工的基本原理，以简化为如图2所示的简单模型为了保证加工稳定、持续地进行，极间放电间隙应保持不变。因此，通常对电火花加工的伺服控制是：当极间间隙增大时，控制电极快速进给，当极间间隙较小时，控制电极快速回退】：当极间电蚀产物较多．难以顺利排出．造成过渡电弧放电次数增多时．需要进行抬刀控制：而脉冲电源主要是控制放

5、电脉冲的能量，通过对峰值电压、电流和脉冲宽度进行调节，改变极间放电状态．调节加工速度对脉冲电源的控制不仅能够实现微量调节．还能实现参数的快速调节．有效提高系统的响应速度因此．本文主要阐述对脉冲电源的控制方案。▲图1控制系统原理图2控制方案的设计图中：E为输入电压变化值；由于电火花加工过程中脉冲能量小．峰值电压和为输入电压变化率；为脉Ec—’峰值电流均比较小．如果单一检测电压值或者电流值，冲宽度输出。▲图2模糊控制器收稿日期：2014年1月机械制造52卷第601期2014／9回：∑()∑。()(4)i

6、式中：为输出论域上对应的元素；()为处对应．的隶属度。

7、为了减小计算量．采用MATLAB中的fuzzy命令．对其模糊规则进行观察和处理．可以得到其输出控制表[．见表2表2脉冲宽度查询表E-5-4-3-2一lO12345-5-4．49-4．49-4．49-4．49-3．5-2-2-0．5-0．500-4-4-39-4-39-3．9-3．9-3．5-2一l-0．5-0．5O0将输入输出的隶属度函数用三角形与梯形函数形-3-3．9-3．9-3．5-3．5-2．5-1-0．5O011式表示．可以得到如图3所示的输人输出隶属度函数-2—3．5-3．5-3．5-3．5-2-0．5-0．50O22图。图中{NB、NM、NS

8、、ZE、PS、PM、PB}7个符号分别表—1-3．5-3．5-2．5-2．5—10O0．50．522示变化率的正负及大小Ec0-3．5-3．5-2-2-0．50．5O0．5O．522根据实际加工经验．可得一般的加工工艺规准，见1-2．5-2．54-2-2010．5112．52．5表12-2-2-2-2O．52O．5223．53．5表1脉冲宽度控制规则表3-2-2—1—1O．52．51223．93．9E4一l～l0013．52．52．52．54．494．49NBNMNSZEPSPMPB5OOOO23．53．53．53．54．494．49NBNBNBNMNM

9、NSZEZE将制作好的控制规则表储存在计算机中．在加工NMNBNMNMNSZEZ