4.1.3. Управление процессом шлифовки внутренних поверхностей. Постановка задачи

К процессу шлифовки внутренних поверхностей в деталях часто предъявляются очень высокие требования. Для управления этим технологическим процессом используется система автоматического регулирования (САР), структурная схема которой показана на рис.

Здесь используются следующие обозначения: МК - цифровой микроконтроллер для управления приводом станка на базе микропроцессора МС 68000 фирмы "Моторола" (США); - нормальная сила шлифовки; - тангенциальная сила шлифовки; - электрический сигнал, подаваемый на шпиндель для шлифовки внутренних поверхностей; - радиальная скорость подачи. На управляющую ЭВМ возлагаются функции цифрового регулирования (вычисления управляющего воздействия ), а также адаптации процесса управления к действию параметрических возмущений.

Рис. 4.5. Структурная схема САР

Традиционно задача адаптивного управления процессом шлифовки внутренних поверхностей решается путём идентификации параметров управляемого объекта с последующей настройкой параметров регулятора (рис. 4.6).

Здесь , - коэффициенты числителя и знаменателя дискретной передаточной функции объекта ; , - коэффициенты числителя и знаменателя дискретной передаточной функции регулятора ; -регулируемая величина (в зависимости от принятой программы регулирования, это или ); - заданное значение регулируемой величины (уставка); - управляющее воздействие (скорость подачи инструмента ).

Вместе с тем разработка алгоритма идентификации сопряжена в данном случае со значительными трудностями:

- процессы измерения сильно зашумлены;

- характеристики "вход - выход" объекта могут быть представлены с помощью математических зависимостей лишь приближенно;

- повышение порядка уравнений математического описания не дает желаемого эффекта и приводит к резкому увеличению сложности регулятора.

Принципиально иной подход к решению задачи управления процессом шлифовки обеспечивается на основе использования алгоритмов нечеткой логики.

Сохраняя тот же состав оборудования, что и на рис. 4.5, существенно видоизменим набор алгоритмов управления, включив в них, помимо нечетких алгоритмов, также уровень обучения (развития) системы (рис. 4.7).

Здесь: - значение сигнала ошибки в к - й момент времени;

- приращение сигнала ошибки за время ;

- величина управляющего воздействия;

- приращение сигнала и за время Д;

Е, СЕ, U и CU - лингвистические переменные, соответствующие значениям сигналов , , и ;

, , , - значения коэффициентов усиления, на которые умножаются значения , , и соответственно;

, - операции фаззификации четких значений , ;

, - операции дефаззификации лингвистических переменных U и CU.