【摘要】提出了一種適應(yīng)復(fù)雜過程控制的多模態(tài)并行控制方案，它將傳統(tǒng)PID控制與模糊控制相結(jié)合，對非最小相位、時變性的復(fù)雜加工過程控制性能進(jìn)行了研究，實踐結(jié)果表明，能有效提高加工系統(tǒng)控制的自適應(yīng)性。本文受國家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金、華南理工大學(xué)基金資助。

關(guān)鍵詞　加工系統(tǒng)　多模態(tài)　模糊控制

Multi-mode Parallel Cotrol of Adaptive
Machining System
Mech.Eng.Dept.,South China Univ.of Tech., (510641)
Peng Yonghong　Chen Tongjian　Zhou Zehua

Abstract：In this paper a new intelligent multimode control approach has been proposed based on integrating conventional PID and fuzzy control to fit the requirement of complex machining process control.It is shown,by experiment of controlling time-varying and non-minimum phase machining processes,that it is able to control machining system adaptive.
Keywords：Multi-mode　Adaptation　Fuzzy control

　　制造系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了自動機(jī)、自動線、數(shù)控系統(tǒng)、FMS與CIM等階段，目前正朝著高度集成化和高度智能化的智能制造系統(tǒng)(Intelligent Manufacturing System,IMS)等先進(jìn)制造技術(shù)方向發(fā)展。加工系統(tǒng)的智能控制是IMS發(fā)展的重要內(nèi)容，是使制造系統(tǒng)具有快捷靈活響應(yīng)市場需求能力的基礎(chǔ)。另外，加工過程的智能控制是加工過程自適應(yīng)控制技術(shù)的有效發(fā)展，是解決加工過程自適應(yīng)控制模型化困難等瓶頸問題的有效途徑^［1］。
　　加工過程自適應(yīng)控制是加工系統(tǒng)NC控制的重要延伸，旨在通過在線修改加工參數(shù)來優(yōu)化加工過程，提高加工效率或其它指標(biāo)，并獲得最優(yōu)的過程動態(tài)性能，因此，自適應(yīng)加工系統(tǒng)是制造自動化發(fā)展的重要支持與重要內(nèi)容。然而，研究實踐表明，由于加工過程具有非線性、時變性和非最小相位性，傳統(tǒng)的自適應(yīng)控制技術(shù)難以對其實現(xiàn)自適應(yīng)控制。對于復(fù)雜過程控制而言，由于控制任務(wù)的復(fù)雜化和高的控制要求，使得基于單一控制策略的系統(tǒng)，無論是傳統(tǒng)控制還是模糊控制，都難以獲得理想的最優(yōu)控制結(jié)果。這是因為傳統(tǒng)控制受對象模型的限制，而模糊控制則受控制器設(shè)計者的知識及其對控制對象理解程度的影響，而且模糊控制的知識容量和控制的時實性是矛盾的，控制知識越豐富，控制范圍可以更廣泛，系統(tǒng)的魯棒性和穩(wěn)定性可以提高，但卻減緩了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。為了處理復(fù)雜的控制問題，G.N.Saridis等人提出了著名的分層遞階智能控制思想，我們在此基礎(chǔ)上提出了一種有效、實用的加工系統(tǒng)多模態(tài)智能控制方案。

加工系統(tǒng)的過程控制特性分析

　　自適應(yīng)控制以研究對象模型為基礎(chǔ)，為了有效地對加工過程進(jìn)行自適應(yīng)控制，不少研究者對加工過程的動態(tài)特性進(jìn)行了研究^［1,3,4］，大量的研究實踐證明，加工過程是一類時變性、不確定性系統(tǒng)^［2,3］。最具代表性的是Landerbaugh與Ulaoy的研究工作，建模實驗條件為：Φ12.7mm高速鋼四刃立銑刀；主軸轉(zhuǎn)速N=550r/min；進(jìn)給速度V_f=50.8mm/min；工件材料為冷軋鋼；采樣周期T_s=0.05s，得到了變切削深度條件下的銑削過程模型，下表為在A_p1=2.54mm，A_p2=1.91mm，A_p3=3.91mm等不同銑削深度條件下建立的加工過程模型參數(shù)。
　　加工過程模型F_c(k)=Ψ^T.θ；Ψ^T=［b₀，b₁，a₁，a₂］；θ=［u(k-1),u(k-2),F_c(k-1)，F(xiàn)_c(k-2)］。

表　不同銑削深度時的銑削模型參數(shù)