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在自適應(yīng)控制應(yīng)用于CNC系統(tǒng)以前，工藝參數(shù)，如主軸速度、進(jìn)給速度等是由零件的程序員預(yù)先規(guī)定，因而他們的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)決定了所選工藝參數(shù)的優(yōu)劣。為了保護(hù)刀具和機(jī)床，即使在最有利的條件下，零件程序編制員也偏向于選擇保守的工藝參數(shù)，這當(dāng)然會(huì)降低系統(tǒng)的加工速度。隨著集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和人們對(duì)加工效率與加工質(zhì)量要求的日益提高，50年代末60年代初開始了數(shù)控加工過程自適應(yīng)控制的研究。

可以這樣來定義自適應(yīng)控制系統(tǒng)：一個(gè)自適應(yīng)控制控制系統(tǒng)需要測(cè)量控制系統(tǒng)的某一性能指標(biāo)，根據(jù)期望性能指標(biāo)和被測(cè)量的性能指標(biāo)之間的偏差，自適應(yīng)機(jī)構(gòu)修改可調(diào)調(diào)節(jié)器的參數(shù)或控制信號(hào)，以便系統(tǒng)的性能指標(biāo)保持在所期望的范圍內(nèi)。一個(gè)常規(guī)的反饋控制系統(tǒng)能減小作用在被調(diào)變量上的擾動(dòng)作用，但是它的動(dòng)態(tài)性能在參數(shù)擾動(dòng)作用時(shí)將要發(fā)生變化。一個(gè)自適應(yīng)控制系統(tǒng)除了含有一個(gè)可調(diào)參數(shù)調(diào)節(jié)器的反饋回路外，還有一個(gè)涉及調(diào)節(jié)器參數(shù)的附加回路，為的是在出現(xiàn)過程參數(shù)變化時(shí)保持系統(tǒng)的性能。這個(gè)附加回路也是一個(gè)反饋結(jié)構(gòu)，其中被控變量就是控制系統(tǒng)本身的性能。

1數(shù)控系統(tǒng)自適應(yīng)控制研究概況數(shù)控機(jī)床的自適應(yīng)控制系統(tǒng)可以分為兩大類：最優(yōu)化自適應(yīng)控制（AC0）和約束自適應(yīng)控制（ACC）。ACO是指系統(tǒng)中一個(gè)或幾個(gè)給定的性能指標(biāo)（一般為經(jīng)濟(jì)型指標(biāo)）受過程和系統(tǒng)的約束條件（如允許的最大切削力等）支配。雖然在開發(fā)ACO系統(tǒng)方面曾經(jīng)進(jìn)行了大量的研究，但是由于無法在線測(cè)量刀具的磨損，導(dǎo)致不可能建立足夠精度的加工過程模型和優(yōu)化指標(biāo)模型，加上缺1數(shù)控系統(tǒng)自適應(yīng)控制的研究結(jié)合自適應(yīng)控！“lis電流和功率來間接測(cè)量切削力的方法做了詳細(xì)的。netbookmark3乏在線優(yōu)化魯棒算法，因此，到目前為止ACO系統(tǒng)僅在不需要測(cè)量刀具磨損的磨削加工和電火花加工中得到應(yīng)用。STC是和MRAC同步發(fā)展的一種模型自適應(yīng)控制系統(tǒng)。STC系統(tǒng)利用過程的輸入和輸出實(shí)時(shí)地估計(jì)（辨識(shí)）一個(gè)模型用以代替過程模型。STC具有兩個(gè)主要功能：在線辨識(shí)切削過程參數(shù)和實(shí)時(shí)控制。由于模型是在線辨識(shí)的，可以抑制不確定因素對(duì)系統(tǒng)控制性能的影響。智能自適應(yīng)控制系統(tǒng)，變結(jié)構(gòu)控制15，耦合控制（CCC）、zpetc和ikf等。但是目前的商用數(shù)控系統(tǒng)中一直采用的卻是”古老“的PID加前饋控制，究其原因，實(shí)際上十分明顯：因?yàn)檫@些‘優(yōu)秀”伺服控制算法的基礎(chǔ)是基于“過程模型”的。雖然當(dāng)受控對(duì)象（機(jī)床）發(fā)生不可知的變化時(shí)，如切削力增大、溫度變化等，常規(guī)的反饋控制系統(tǒng)本身具有抗干擾、抗參數(shù)變化的能力，但是這種能力要求系統(tǒng)參數(shù)的變化范圍不超過一定限度而且這種能力是以損失加工精度為代價(jià)，即這種能力本身是有限的。

高速數(shù)控加工要求的精度更高，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)變化范圍限制顯然要更加嚴(yán)格，如果繼續(xù)采用限制機(jī)床加工范圍的措施得到滿足精度要求的設(shè)計(jì)，就很難提高高速切削的應(yīng)用范圍和發(fā)揮實(shí)時(shí)檢測(cè)出數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)變化并修正控制器參數(shù)的自適應(yīng)控制必然成為高速數(shù)控加工廣泛應(yīng)用的保證。高速數(shù)控系統(tǒng)自適應(yīng)控制的實(shí)用化研究成為當(dāng)前必然的研究焦點(diǎn)。

目前，高速切削自適應(yīng)控制的研究主要可以分為以下幾個(gè)方面：自適應(yīng)控制的集成系統(tǒng)研究機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)逐漸由分散控制走向集成控制。最有代表性的發(fā)展是數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)模塊化和逐步走向市場(chǎng)的基于IPC的開放式數(shù)控系統(tǒng)。

數(shù)控系統(tǒng)的集成化研究和應(yīng)用是目前熱點(diǎn)和前沿之一，國(guó)內(nèi)外很多大公司在這方面花費(fèi)了大量人力和物九而且勢(shì)頭有增無減。如：SIMENS、FUNAC、CINCINNATI等國(guó)外巨頭和華中數(shù)控、沈陽(yáng)藍(lán)天等國(guó)內(nèi)較有實(shí)力的數(shù)控公司。

目前已經(jīng)取得了很多進(jìn)展，但在自適應(yīng)控制的集成研究方面顯然較少。目前，切削載荷自適應(yīng)控制應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的控制器大部分是外掛形式，如以色列的OMAT等，即自適應(yīng)控制器不是數(shù)控機(jī)床的有機(jī)組成部分，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)一般不含有載荷和其它加工動(dòng)態(tài)參數(shù)的自適應(yīng)控制器。外掛式自適應(yīng)控制器一般為通用性，沒有考慮機(jī)床的實(shí)際狀況和性能特點(diǎn)，因此，控制結(jié)果的優(yōu)化程度是很有限的。另外這樣的控制器只能通過進(jìn)給速率倍率開關(guān)改變進(jìn)給速度，由于受倍率寄存器位數(shù)的限制，只能有級(jí)調(diào)節(jié)，精度無法滿足高速切削的要求。因此，高速切削自適應(yīng)控制的研究目標(biāo)是依據(jù)集成化的思想，將多樣化（指適合不同切削類型，如粗加工、精加工等）自適應(yīng)控制集成設(shè)計(jì)在數(shù)控系統(tǒng)之中，得到更適合于高速加工的切削狀況：均勻的切削力和更平滑、更高的切削速度，使系統(tǒng)控制性能得到優(yōu)化。

粗精合一加工自適應(yīng)控制研究高速切削的高速、高效精度特點(diǎn)的優(yōu)符合控系統(tǒng)控制要求的前//必須Muetbookmark4隨著高速數(shù)控機(jī)床電主軸功率的提高，適用于高速切削的刀具材料的日益廣泛應(yīng)用，機(jī)床各部件和整體剛度的增大（如采用大理石床身）以及數(shù)控系統(tǒng)魯棒性和穩(wěn)定性的提高，大功率的高速切削機(jī)床在加工常用金屬時(shí)可以不需要精加工和半精加工而將直接精加工，一次將毛坯切削到所需的表面精度和尺寸要求，這里定義這種高速切削方式為“粗精合一”加工。此時(shí)切削力的均勻性和進(jìn)給速度的均勻性需要同時(shí)考慮，這是對(duì)高速數(shù)控加工提出新的課題。“粗精合一”加工可以大幅度提高高速切削的加工效率，是高速切削發(fā)展必然追求的目標(biāo)。因此要求高速數(shù)控控制系統(tǒng)在（3）另外，開發(fā)適合數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的切削力傳感器，研究快速、穩(wěn)定性高、適應(yīng)性全面的自適應(yīng)控制算法也將是目前數(shù)控系統(tǒng)自適應(yīng)控制的研究關(guān)鍵問題之一。

4結(jié)束語(yǔ)數(shù)控系統(tǒng)的自適應(yīng)控制研究雖然已經(jīng)比較廣泛，但與數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)合還遠(yuǎn)未達(dá)到統(tǒng)一，而且差距還很大，導(dǎo)致數(shù)控系統(tǒng)的自適應(yīng)控制應(yīng)用還相當(dāng)不完善。依據(jù)成熟的自適應(yīng)控制理論，進(jìn)一步研究適用數(shù)控系統(tǒng)，特別是高速數(shù)控的集成自適應(yīng)控制系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)自適應(yīng)控制真正走向?qū)嵱玫闹匾�保證。