本文關鍵詞：微小孔電火花加工優(yōu)化控制策略研究

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【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。在進行加工時,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量。另外,由于其靠脈沖放電來蝕除金屬,與傳統(tǒng)機械刀具相比工具電極不僅可以多樣,而且電極尺寸可以達到微米級,這使得其在微細加工領域應用廣泛,使得微小孔加工的技術難題能夠得到有效的解決。盡管電火花加工技術可以有效的解決微細零件的加工,但是由于其加工速度較慢,使得電火花加工效率較低。另外,由于其加工過程復雜,工藝參數(shù)較多,使控制過程較為復雜。當加工過程控制不當時,導致放電過程不穩(wěn)定,產生拉弧或短路放電狀態(tài),進而使工件表面質量下降。本文首先分析了微小孔電火花加工工藝的相關參數(shù)進,旨在探究影響其加工表面質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量和效率的主要因素,并將其作為系統(tǒng)的控制量進行模糊控制,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)微量調節(jié),從而提高控制系統(tǒng)的響應速度。本文設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)則對脈沖寬度進行調節(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。同時結合PID控制,設計模糊-PID雙控系統(tǒng),當增量變化較小時采用PID控制,達到較好的穩(wěn)態(tài)性能；當增量變化較大時選擇模糊控制,獲得較好的動態(tài)性能。MATLAB具有強大的建模與仿真功能,其不僅可以對該系統(tǒng)進行仿真,而且可以對參數(shù)進行可視化的修改,能夠方便、快速地對參數(shù)進行調整。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)定地進行,提高加工效率,而且穩(wěn)定的加工過程對提高表面質量也有一定的保障。
【關鍵詞】：電火花加工 表面質量 加工效率 模糊-PID MATLAB仿真
【學位授予單位】：長春工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG661
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 緒論7-18
• 1.1 微細電火花加工的概述7-15
• 1.1.1 微細電火花加工的產生、發(fā)展7-9
• 1.1.2 微細電火花加工的原理、特點9-12
• 1.1.3 微小孔電火花加工的關鍵技術12-15
• 1.2 微小孔電火花加工國內、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 常用電火花加工術語18-19
• 2.2 影響電火花加工質量的主要因素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計31-32
• 3.3.1 設計思想31
• 3.3.2 判別規(guī)則31-32
• 3.4 小結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38-40
• 4.2.3 PID各參數(shù)對系統(tǒng)的影響40
• 4.3 小結40-41
• 第五章 電火花加工控制系統(tǒng)設計41-51
• 5.1 微細電火花加工控制系統(tǒng)分析41-42
• 5.2 控制方案的設計42
• 5.3 模糊控制器的設計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57-58
• 第七章 總結與展望58-60
• 7.1 本文總結58-59
• 7.2 研究展望59-60
• 致謝60-61
• 參考文獻61-65
• 作者簡介65
• 攻讀碩士學位期間研究成果65-66

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前10條

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本文編號：835119