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1、儀器儀表／檢測(cè)／監(jiān)控現(xiàn)代制造工程(ModemManufacturingEngineering)2016年第9期基于模糊自整定PID的力控制磨削實(shí)驗(yàn)研究+張鐵，胡廣，陳首彥(華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院，廣州510641)摘要：為保證磨削過(guò)程中法向磨削力的穩(wěn)定，建立了基于X-Y數(shù)控平臺(tái)的力控制磨削系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一個(gè)非線性、時(shí)變的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。分析了磨削過(guò)程的動(dòng)力學(xué)模型并寫出其狀態(tài)方程。根據(jù)狀態(tài)方程設(shè)計(jì)了模糊自整定PID控制器，用遺傳算法整定PID參數(shù)，并記錄整定過(guò)程中的輸入．輸出數(shù)據(jù)組，由數(shù)據(jù)組生成模糊控制規(guī)則。用該控制器與普通PID控制器進(jìn)行了仿真對(duì)比，并在仿真過(guò)程中加入誤差和突變信號(hào)以
2、檢驗(yàn)控制器的自適應(yīng)性。在X-Y數(shù)控平臺(tái)上進(jìn)行了力控制磨削實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明模糊自整定PID力控制磨削方法能減小力波動(dòng)，提高力控制精度。關(guān)鍵詞：力控制磨削；模糊規(guī)則；白整定PID中圖分類號(hào)：TP242．2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1671-3133(2016)09珈121—05DOI：10．16731／j．cnki．1671—3133．2016．09．024Experimentresearchonforcecontrolgrindingbasedonfuzzy-PIDZhangTie，HuGuang，ChenShouyan(SchoolofMechanicalandAutomotiveEngi
3、neering，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510641，China)Abstract：Toensuretheconstancyofthenormalgrindingforceintheprocessofautomaticgrinding，aforcecontrolgrindingsys-temisestabhshedbasedonX-YNCplatform，whichisanonlinearandtime—varyingreal-timecontrolsystem．Thekineticmodelofgrindingprocessis
4、analyzedandthestateequationisdeduced．TheFuzzy-PIDcontroHerisdesignedbasedonthestateequation．ThePIDparametersareaajustedbygeneticalgorithmandatthesametimerecordtheinputandoutputdataset．TheFuzzyrulesaregeneratedbasedondataset．ThecontrolleriscomparedwithPIDcontrollerbysimulation．Anelrorandmutationsig
5、nalisjoinedinthesimulationtotesttheadaptabihtyofeachcontroller．Inaddition，anexperimentresearchofforcecontrolgrindingisconductontheX-YNCplatform．Theresultsshowthatthefu=yself-tuningPIDcontrolmethodofforcecontrolgrindingisabletoreducetheforcefluctuationandimprovetheforcecontrolaccuracy．Keywords：cons
6、tantforcegrinding；fuzzycontrol；adaptivePID0引言在磨削加工過(guò)程中，磨削力的變化會(huì)造成磨削工藝系統(tǒng)的變形和振動(dòng)，對(duì)磨削精度產(chǎn)生影響。根據(jù)磨削原理，在特定條件下存在一個(gè)最佳磨削力區(qū)間，采用該區(qū)間的磨削力加工可獲得較高的金屬切除率、較小的表面粗糙度和較長(zhǎng)的砂輪壽命，因此，發(fā)展了在磨削過(guò)程中使磨削力按預(yù)定的數(shù)值保持恒定的力控制磨削技術(shù)。Domroes等人?建立了基于六維力傳感器的機(jī)器人磨削實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了磨削力的波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致材料去除率的波動(dòng)；文獻(xiàn)[2]的實(shí)驗(yàn)研究表明法向磨削力變化是磨削系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)的重要原因；為了獲得穩(wěn)定的控制效果，文獻(xiàn)[3]通過(guò)仿真
7、指出，用模糊控制器對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行調(diào)整可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)的不足；為了解決傳統(tǒng)控制方法中精確建模困難的問(wèn)題，提出了以自適應(yīng)控制、模糊控制等為代表的智能控制方法HJ。本文根據(jù)對(duì)磨削過(guò)程的分析，建立磨削過(guò)程狀態(tài)方程模型，為了減少法向磨削力的波動(dòng)，提出一種模糊自整定PID(Fuzzy—PID)力控制方法，并通過(guò)仿真與試驗(yàn)驗(yàn)證了該方法具有良好的動(dòng)態(tài)性能和對(duì)環(huán)境干擾的適應(yīng)性。+廣東省科技攻關(guān)項(xiàng)目(20128090600028)；廣東省教育
