本文關(guān)鍵詞：微小孔電火花加工優(yōu)化控制策略研究

  更多相關(guān)文章： 電火花加工 表面質(zhì)量 加工效率 模糊-PID MATLAB仿真

【摘要】：電火花加工是一種依靠放電和熱量蝕除金屬的新型加工技術(shù)。在進(jìn)行加工時,工件和電極之間存在一微小間隙,沒有接觸,無切削力,也無毛刺和刀痕溝紋等缺陷,因此能獲得較高的表面質(zhì)量。另外,由于其靠脈沖放電來蝕除金屬,與傳統(tǒng)機(jī)械刀具相比工具電極不僅可以多樣,而且電極尺寸可以達(dá)到微米級,這使得其在微細(xì)加工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,使得微小孔加工的技術(shù)難題能夠得到有效的解決。盡管電火花加工技術(shù)可以有效的解決微細(xì)零件的加工,但是由于其加工速度較慢,使得電火花加工效率較低。另外,由于其加工過程復(fù)雜,工藝參數(shù)較多,使控制過程較為復(fù)雜。當(dāng)加工過程控制不當(dāng)時,導(dǎo)致放電過程不穩(wěn)定,產(chǎn)生拉弧或短路放電狀態(tài),進(jìn)而使工件表面質(zhì)量下降。本文首先分析了微小孔電火花加工工藝的相關(guān)參數(shù)進(jìn),旨在探究影響其加工表面質(zhì)量和效率的主要參數(shù),最終確定脈沖電源的脈沖寬度為影響電火花加工質(zhì)量和效率的主要因素,并將其作為系統(tǒng)的控制量進(jìn)行模糊控制,這不僅減少了控制過程中的參數(shù)變量,降低控制難度,而且脈沖寬度可以實現(xiàn)微量調(diào)節(jié),從而提高控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度。本文設(shè)計了以極間電壓變化和電壓變化率為輸入,脈沖寬度增量為輸出的二維模糊控制器。通過模糊控制規(guī)則對脈沖寬度進(jìn)行調(diào)節(jié),使極間放電狀態(tài)始終保持在火花放電狀態(tài),保證極間放電的穩(wěn)定性。同時結(jié)合PID控制,設(shè)計模糊-PID雙控系統(tǒng),當(dāng)增量變化較小時采用PID控制,達(dá)到較好的穩(wěn)態(tài)性能；當(dāng)增量變化較大時選擇模糊控制,獲得較好的動態(tài)性能。MATLAB具有強(qiáng)大的建模與仿真功能,其不僅可以對該系統(tǒng)進(jìn)行仿真,而且可以對參數(shù)進(jìn)行可視化的修改,能夠方便、快速地對參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。另外,MATLAB能夠迅速的執(zhí)行控制系統(tǒng)中的模糊邏輯運算,可以有效的提高程序運行速度。通過MATLAB建模仿真分析表明,模糊-PID雙重控制算法明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的單一的控制方法,使控制系統(tǒng)的波動性較小,能夠快速恢復(fù)平衡狀態(tài),保證控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這不僅有助于保證加工過程可以持續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行,提高加工效率,而且穩(wěn)定的加工過程對提高表面質(zhì)量也有一定的保障。
【關(guān)鍵詞】：電火花加工 表面質(zhì)量 加工效率 模糊-PID MATLAB仿真
【學(xué)位授予單位】：長春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG661
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 緒論7-18
• 1.1 微細(xì)電火花加工的概述7-15
• 1.1.1 微細(xì)電火花加工的產(chǎn)生、發(fā)展7-9
• 1.1.2 微細(xì)電火花加工的原理、特點9-12
• 1.1.3 微小孔電火花加工的關(guān)鍵技術(shù)12-15
• 1.2 微小孔電火花加工國內(nèi)、國外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 課題研究的目的及意義16-17
• 1.4 課題研究的主要內(nèi)容17-18
• 第二章 電火花加工的工藝參數(shù)分析18-27
• 2.1 常用電火花加工術(shù)語18-19
• 2.2 影響電火花加工質(zhì)量的主要因素19-22
• 2.2.1 影響表面粗糙度的因素20-22
• 2.2.2 影響微觀裂紋以及其他缺陷的因素22
• 2.3 影響電火花加工速度的主要因素22-24
• 2.3.1 電參數(shù)對加工速度的影響23
• 2.3.2 非電參數(shù)對加工速度的影響23-24
• 2.4 電火花加工工藝參數(shù)的選擇24-26
• 2.4.1 電參數(shù)選擇的原則25
• 2.4.2 微小孔電火花加工電參數(shù)的確定25-26
• 2.5 小結(jié)26-27
• 第三章 微小孔電火花加工系統(tǒng)中放電狀態(tài)檢測方案的確定27-33
• 3.1 微小孔電火花加工的放電特征27-29
• 3.2 微小孔電火花加工放電狀態(tài)檢測方案論述29-31
• 3.3 微小孔電火花加工檢測算法的設(shè)計31-32
• 3.3.1 設(shè)計思想31
• 3.3.2 判別規(guī)則31-32
• 3.4 小結(jié)32-33
• 第四章 模糊控制和PID控制理論33-41
• 4.1 模糊控制技術(shù)原理33-38
• 4.1.1 模糊控制概述33-34
• 4.1.2 模糊控制系統(tǒng)34
• 4.1.3 模糊控制器34-38
• 4.2 PID控制理論38-40
• 4.2.1 PID控制概述38
• 4.2.2 控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)38-40
• 4.2.3 PID各參數(shù)對系統(tǒng)的影響40
• 4.3 小結(jié)40-41
• 第五章 電火花加工控制系統(tǒng)設(shè)計41-51
• 5.1 微細(xì)電火花加工控制系統(tǒng)分析41-42
• 5.2 控制方案的設(shè)計42
• 5.3 模糊控制器的設(shè)計42-50
• 5.3.1 輸入輸出量的選取43
• 5.3.2 語言變量的確定43-44
• 5.3.3 隸屬度函數(shù)的確定44-45
• 5.3.4 模糊控制規(guī)則45-50
• 5.3.5 模糊量的精確化50
• 5.4 小結(jié)50-51
• 第六章 微小孔電火花加工控制系統(tǒng)的仿真51-58
• 6.1 Simulink仿真概述51
• 6.2 模糊控制器的編輯51-54
• 6.3 Simulink模型的建立54-57
• 6.4 小結(jié)57-58
• 第七章 總結(jié)與展望58-60
• 7.1 本文總結(jié)58-59
• 7.2 研究展望59-60
• 致謝60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 作者簡介65
• 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果65-66

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：835119