【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及智能制造技术、智能控制领域，尤其涉及一种硬质金属材料放电辅助磨削的表面质量模糊控制方法。
技术介绍
1、放电辅助磨削过程是一种常见的磨削加工方法，可以实现对硬质材料的高效加工。在放电辅助磨削过程中，控制放电功率是非常关键的，可以影响加工质量和加工效率。模糊控制方法可以应用于放电辅助磨削过程中，以实现对表面质量的实时控制。
2、在放电辅助磨削过程中，表面质量的控制涉及到多个参数和因素，如砂轮的转速、进给速率、磨削深度、冷却液的流量和温度等。传统的控制方法往往需要精确的数学模型和准确的参数值，但放电辅助磨削过程受到复杂的工艺特点和外部环境影响，这些参数值往往具有不确定性和模糊性，传统控制方法可能无法很好地适应加工过程的变化和扰动。
3、模糊控制方法可以通过模糊逻辑推理来处理模糊性信息，使得控制系统能够基于模糊规则和经验知识进行决策和控制。在放电辅助磨削过程中，可以利用模糊控制方法，将模糊的因素和参数进行模糊化处理，并构建模糊规则库，通过模糊推理得出合适的控制命令。模糊控制方法能够在一定程度上弥补传统控制方法的不足，对于具有不确定性和模糊性的放电辅助磨削加工过程具有较好的适应性和鲁棒性。
4、
技术介绍
主要包括模糊控制理论、放电辅助磨削技术、表面质量控制技术等。理解放电辅助磨削过程的特点和控制需求，结合模糊控制方法的原理和应用，可以实现对硬质合金材料放电辅助磨削表面质量的模糊控制。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种硬质金属材料放电辅助磨削的表面质量模糊控制方法，包括以下步骤：
4、(1)确定放电辅助磨削加工过程中的目标放电功率，确定放电辅助磨削加工过程中的加工工艺参数和电源参数初始值，并开发用于调节放电辅助磨削加工能量的模糊控制系统。
5、(2)实时检测系统的放电波形，将其特征化为放电电流和电压，进而计算得到加工过程中的放电功率。将计算得到的放电功率与初始的目标放电功率进行比较，如果放电功率的误差在允许范围内，将继续执行工作；
6、(3)如果误差不在允许范围内，控制系统将利用开发的模糊控制器进行反馈控制，模糊控制器输出对应的限流值进而对放电功率进行调节，从而对硬质金属材料的表面质量进行控制。
7、磨粒出刃高度变化量阈值u按所需修整金刚石砂轮的磨粒尺寸的±2％计算获得。
8、需说明的是，在放电辅助修整过程中不同磨粒出刃高度对脉冲放电功率控制的影响程度不同，大量研究表明砂轮环面上的磨粒出刃高度通常为磨粒尺寸的20-35％，所以在设定磨粒出刃高度变化量阈值u时需参考修整砂轮的磨粒尺寸。
9、周期性采集脉冲放电波形，采集过程中每个波形的采样时间间隔至少为10s，所述计算脉冲放电功率p时，需利用至少30个脉冲放电波形的电压/电流信号通过均值法求取。
10、在放电辅助磨削加工过程中，砂轮环面上的金刚石会以高速旋转状态切削工件而形成脉冲放电，其持续时间通常小于200μs。然而，控制系统受目前设备仪器性能限制无法采集所有脉冲放电波形并对其进行分析控制。考虑到放电辅助修整金刚石的出刃状态在短时间内变化不明显，可通过间隔方式代替连续方式去采集脉冲放电波形。
11、利用模糊控制器决策过程中，当脉冲放电功率的偏差ep超过目标放电功率ptar的±5％时，启用模糊控制器决策出当前修整状态下最优运动和电源参数，否则，不启用模糊控制器，控制系统的运动和电源参数维持不变。
12、在实际应用中，由于金刚石随机分布在砂轮环面上，该现象会使脉冲放电功率存在系统误差且无法通过调整运动/电源参数消除，于是控制系统在判断是否启用模糊控制器时，增加“脉冲放电功率的偏差ep超过目标放电功率ptar的±5％”的触发条件。其中，±5％定义为控制系统的允许误差。
13、构建新的模糊控制器过程为将脉冲放电功率传递函数输入至脉冲放电功率过程控制仿真模型后，基于设定的模糊控制规则，利用粒子群算法获取最佳的增益系数，进而构建出新的模糊控制器并存储至经验数据库中。
14、脉冲放电功率传递函数具体如下：
15、
16、式中，gp(s)为经拉普拉斯变换后的脉冲放电功率传递函数，s为复变量，u为放电电压灵敏度，ic为放电电流，tp为达到峰值时的响应时间，tr为达到稳定值的响应时间。
17、需说明的是，根据以往工艺实验表明，运动/电源参数对放电电流ic的影响程度较小，为减少控制系统运算量，在相同磨粒尺寸的金刚石砂轮磨削加工过程中，可将脉冲放电功率传递函数gp(s)的放电电流ic视为常数。
18、砂轮参数包括但不仅限于磨粒尺寸gs、浓度cg、初始磨粒出刃高度hg0。
19、运动参数包括但不仅限于砂轮转速n、进给速度vf和切削深度ap，所述电源参数包括但不仅限于开路电压ei和限流值ii。
20、需说明的是，考虑到操作过程安全性，控制系统不涉及切削深度ap实时调节功能，而且结合以往金刚石砂轮磨削加工的经验知识，开路电压ei应根据金刚石砂轮的磨粒尺寸进行取值，即使控制系统涉及开路电压ei实时调节功能，修整过程中也不建议改变。当反复调节限流值ii(或达到调节极限)仍无法满足脉冲放电功率控制要求时，建议离线更改切削深度ap和开路电压ei。
21、本专利技术与现有技术相比至少具有以下的有益效果：
22、1.该方法无需依赖复杂的专家数据库和反复试验，只需将电源参数、放电能量与工件表面形貌关联，借助模糊控制方法即可精准调节金刚石砂轮磨削加工能量，避免繁琐实验过程及数据累计，进一步提高系统稳定性和适用性，为实现在线控制金刚石砂轮磨削加工能量提供技术支撑。
23、2.由于构建模糊控制器过程中结合了数学建模、仿真分析和机器学习(粒子群算法)等手段，该方法只需输入少量的实验样本数据即可满足脉冲放电功率的控制要求，避免反复实验及数据处理。
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1.一种硬质金属材料放电辅助磨削的表面质量模糊控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述硬质金属材料放电辅助磨削的表面质量模糊控制方法，其特征在于，步骤1中，金刚石砂轮参数包括磨粒尺寸gs、浓度cg、初始磨粒出刃高度hg0；
3.根据权利要求1所述硬质金属材料放电辅助磨削的表面质量模糊控制方法，其特征在于，步骤1中，金刚石的温度分布模型具体如下：
4.根据权利要求1所述硬质金属材料放电辅助磨削的表面质量模糊控制方法，其特征在于，步骤1中，磨粒的出刃状态模型具体如下：
5.根据权利要求1所述硬质金属材料放电辅助磨削的表面质量模糊控制方法，其特征在于，步骤3中，周期性采集每个脉冲放电波形的采样时间间隔至少为10s，而且计算脉冲放电功率P需利用至少30个脉冲放电波形的电压/电流信号通过均值法求取；
6.根据权利要求1所述硬质金属材料放电辅助磨削的表面质量模糊控制方法，其特征在于，步骤3中，脉冲放电功率传递函数具体如下：
7.根据权利要求1所述硬质金属材料放电辅助磨削的表面质量模糊控制方法，其特征在
...【技术特征摘要】
1.一种硬质金属材料放电辅助磨削的表面质量模糊控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述硬质金属材料放电辅助磨削的表面质量模糊控制方法，其特征在于，步骤1中，金刚石砂轮参数包括磨粒尺寸gs、浓度cg、初始磨粒出刃高度hg0；
3.根据权利要求1所述硬质金属材料放电辅助磨削的表面质量模糊控制方法，其特征在于，步骤1中，金刚石的温度分布模型具体如下：
4.根据权利要求1所述硬质金属材料放电辅助磨削的表面质量模糊控制方法，其特征在于，步骤1中，磨粒的出刃状态模型具体如下：
5.根据权利要求1所述硬质金属材料放电辅助磨削...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢晋，陈佳欣，杨林丰，贺先送，陈钊杰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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