[发明专利]电火花加工自适应控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于电加工领域，更具体涉及一种电火花加工自适应控制系统及方法。

背景技术

电火花加工是利用浸在工作液中的电极用电源产生的放电脉冲进行电蚀，蚀除导电材料的一种加工方法。电火花加工过程是一个弱稳态过程。在有效加工阶段，其线性特性例如均值、方差或能量谱等均在一个很小的范围内波动；如果加工过程中冲油或排屑状况恶劣的情况下，会出现有害加工。有害加工的出现，使系统进入不稳定状态，放电状态变化剧烈，会烧伤加工工件的表面、影响加工效率。

为了避免有害加工的出现，有效的方法是通过改变加工过程中的伺服运动参数或能量参数，在不影响加工精度的前提下，使加工从有害加工阶段重新回到有效加工阶段，或提前改变伺服运动参数或放电参数，避免加工进入有害加工阶段，其中抬刀周期是能量参数的一种，其对电火花加工的精度起到一定的影响。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何在电火花加工过程中实时监测加工状况，并根据加工状况对抬刀周期作出调整，以保证电火花加工处于有效加工阶段。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电火花加工自适应控制系统，所述系统包括：

放电状态判别模块，用于根据电火花加工过程中的间隙电压和间隙电流进行实时判断，得到放电状态，并将所述放电状态转递给参数估计单元以及反馈给控制模块；

参数估计模块，用于根据所述放电状态判别模块提供的所述放电状态以及控制模块提供的控制信号在线识别过程参数，并将识别得到的所述过程参数传递给参数计算模块；

参数计算模块，用于根据所述过程参数计算得到多个控制参数，并将所述控制参数传递给所述控制模块；

控制模块，用于利用所述控制参数和所述放电状态，根据控制模型计算得到控制信号，并利用所述控制信号确定抬刀周期；

其中，所述控制参数是关于反向移位算子的关系式，并采用最小二乘法和极点配置法耦合的方法以构建所述控制模型。

优选地，所述放电状态判别模块包括放电状态识别单元和放电状态判别单元，其根据所述间隙电压和间隙电流识别得到有害放电状态、有效放电状态以及放电延迟状态，并传递给所述放电状态判别单元；所述放电状态判别单元计算所述有害放电状态的数目与所述有害放电状态、有效放电状态以及放电延迟状态的数目的和的比值，并将得到的比值作为所述放电状态。

优选地，有效放电状态包括火花放电状态和瞬态拉弧状态，所述有害放电状态包括稳态拉弧状态和短路状态。

优选地，所述参数估计模块利用递归最小二乘法估计所述过程参数，并且所述过程参数为：

式中，a1···a_na、b1···b_nb、c1···c_nc以及d1···d_nd为所述过程参数，θ为表示所述过程参数的集合，n_a、n_b、n_c、n_d表示过程参数的个数。

优选地，所述参数计算模块利用下面公式计算所述多个控制参数：

A(q)＝A₁(q)D₁(q)

B(q)＝B₁(q)D₁(q)

C(q)＝C₁(q)A₁(q)

式中，A(q)、B(q)、C(q)、A_m(q)、B_m(q)为所述多个控制参数，q为前向移位算子，a1···a_na、b1···b_nb、c1···c_nc以及d1···d_nd均为所述过程参数，am₁···am_nam、bm₁···bm_nbm为预定参数。

优选地，所述控制模型为：