介紹數(shù)控凸輪磨床磨削力的自適應(yīng)及其它控制方法(二)
4 磨削力適應(yīng)控制系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)4.1 被控對(duì)象分析控制器是控制系統(tǒng)的核心部分,控制器設(shè)計(jì)的好壞關(guān)系著系統(tǒng)的性能是否優(yōu)良。而控制器的設(shè)計(jì)主要依賴的是被控過(guò)程(對(duì)象)的數(shù)學(xué)模型。對(duì)線性系統(tǒng)的微分方程進(jìn)行拉氏變換,可以得到被控對(duì)象在復(fù)數(shù)域中的數(shù)學(xué)模型,即傳遞函數(shù)。傳遞函數(shù)不僅可以表征系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能,而且可以用來(lái)研究系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)或參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響,而且控制器的設(shè)計(jì)也是根據(jù)相對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)所表征的特性進(jìn)行的[4]。所以要先求出被控對(duì)象的傳遞函數(shù)。常數(shù)輸入下被控對(duì)象的傳遞函數(shù)是:在磨削力作用下的被控對(duì)象的傳遞函數(shù)是:4.2 PID 控制器的設(shè)計(jì)PID 控制器又稱 PID 調(diào)節(jié)器,是工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)中常用的有源校正裝置。在工業(yè)控制中,按偏差的比例、積分和微分進(jìn)行控制的 PID 控制具有原理簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、適用面較寬等優(yōu)點(diǎn)。近半個(gè)世紀(jì)來(lái)一直是應(yīng)用最廣泛的一種控制器,技術(shù)人員和操作人員對(duì)它最熟悉。近 20 多年,雖然出現(xiàn)了各種各樣的先進(jìn)控制策略,但絕大多數(shù)實(shí)際的工業(yè)過(guò)程可以采用 PID 方法或者其變形來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。有資料表明,至今在全世界過(guò)程控制中用的控制器 80% 左右仍是純 PID 調(diào)解器。線性離散系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,主要有模擬化設(shè)計(jì)和離散化設(shè)計(jì)兩種。模擬化設(shè)計(jì)方法按連續(xù)系統(tǒng)理論設(shè)計(jì)校正裝置,再將該校正裝置數(shù)字化。離散化設(shè)計(jì)方法又稱直接數(shù)字設(shè)計(jì)法,把控制系統(tǒng)按離散化(數(shù)字化)進(jìn)行分析,求出系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù),然后按離散系統(tǒng)理論設(shè)計(jì)數(shù)字控制器。這里采用模擬化的設(shè)計(jì)方法。上節(jié)中已經(jīng)行到了 G(s),PID 控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為:則經(jīng)過(guò) PID 校正后的系統(tǒng)為 I 型系統(tǒng),增加了系統(tǒng)的型次,如果在擾動(dòng)作用點(diǎn)之前的前向通道或主反饋通道中設(shè)置 1 個(gè)積分環(huán)節(jié),必可消除系統(tǒng)在階躍擾動(dòng)信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差。PID 控制器在擾動(dòng)作用點(diǎn)之前提供了一個(gè)積分環(huán)節(jié),所以可以消除在階躍信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差。通常將階躍信號(hào)作為考察系統(tǒng)性能的典型信號(hào)輸入,視階躍信號(hào)為最嚴(yán)峻的工作狀態(tài),若在階躍信號(hào)的作用下系統(tǒng)的性能滿足要求,則控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是可行的。如果實(shí)際加工過(guò)程中有具體要求,則可以按照下面方法確定參數(shù)。首先由穩(wěn)態(tài)誤差確定積分增益系數(shù) K1,因?yàn)橄到y(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差可表示為:這樣便完成了 PID 控制器的設(shè)計(jì),根據(jù)加工時(shí)的具體要求,將各參數(shù)值代入相關(guān)公式,便可最終確定 PID 控制器。4.3 PID 控制器在適應(yīng)控制中的問(wèn)題分析PID 控制器參數(shù)的整定是根據(jù)被控過(guò)程的傳遞函數(shù)。由于在磨削力模型的推導(dǎo)過(guò)程中,存在誤差,例如機(jī)構(gòu)等效、簡(jiǎn)化引起的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,阻尼系數(shù)的誤差,所以會(huì)對(duì)PID 控制器參數(shù)整定有影響。比例部分是增加開(kāi)環(huán)增益和系統(tǒng)通頻帶,如果誤差部分影響的是比例部分就是會(huì)使系統(tǒng)變得不穩(wěn)定;如果誤差影響的是積分的部分,是使系統(tǒng)相角裕度變小,穩(wěn)定性變差;如果誤差影響的是微分的作用,會(huì)增加高頻增益,使系統(tǒng)中的高頻噪聲放大,而磨削過(guò)程中肯定會(huì)引入高頻噪聲,所以會(huì)影響系統(tǒng)正常工作。5 結(jié)語(yǔ)總之,隨著計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展,再加上精工系統(tǒng)正向著開(kāi)放式,智能化的方向發(fā)展,這自然會(huì)使把計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)與磨削力控制聯(lián)系到一起,去解決磨削當(dāng)中的實(shí)際問(wèn)題。根據(jù)加工材料種類和零件復(fù)雜程度的不同,適應(yīng)控制系統(tǒng)的生產(chǎn)率比傳統(tǒng)精工系統(tǒng)可明顯提高。本文由海天精工文章整理發(fā)表，文章來(lái)自網(wǎng)絡(luò)僅參考學(xué)習(xí)，本站不承擔(dān)任何法律責(zé)任。http://m.puliou.cn加工中心、鉆攻中心專業(yè)制造