本發(fā)明涉及電加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種穩(wěn)定電火花自適應(yīng)加工的方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著電加工技術(shù)的發(fā)展，電火花加工因加工精度高及制造成本低等突出優(yōu)點，已在生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。電火花加工過程是一個弱穩(wěn)態(tài)過程，如果加工過程中沖油或排屑狀況惡劣，系統(tǒng)會進入不穩(wěn)定狀態(tài)且放電狀態(tài)波動加大，從而導(dǎo)致工件表面燒傷、影響加工效率。因此，如何控制電火花加工是個關(guān)鍵問題?，F(xiàn)有的電火花加工自適應(yīng)控制方法主要是以放電狀態(tài)為監(jiān)測信號，通過自適應(yīng)控制方式得到控制信號，從而根據(jù)控制信號對機床的抬刀周期進行調(diào)整，通過實現(xiàn)電火花加工的自適應(yīng)控制來穩(wěn)定電火花加工過程，以提高加工效率。

在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題：由于是將放電狀態(tài)作為監(jiān)測信號，為了保險起見，實際檢測的放電狀態(tài)值較理論放電狀態(tài)值會偏大。同時，在加工狀態(tài)變化劇烈時檢測到的放電狀態(tài)值會較理論值在放電狀態(tài)上升時偏大，下降時偏小，即存在檢測誤差。另外，加工過程還存在過程誤差。上述兩種誤差以及誤差的積累，會使實際得到的放電狀態(tài)值變化幅度比理論放電狀態(tài)值變化幅度劇烈得多。特別是在加工即將進入或已進入有害加工階段時，誤差的累計會造成控制信號發(fā)生偏離，在這時刻容易引起或加劇拉弧或短路脈沖的出現(xiàn)幾率，即放電狀態(tài)急劇加大，相應(yīng)地，控制變量會急劇縮小，這會使放電狀態(tài)急劇變小。相應(yīng)地，會使控制變量急劇變大，形成惡性循環(huán)，發(fā)生震蕩，使控制失效。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的穩(wěn)定電火花自適應(yīng)加工的方法、裝置及系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種穩(wěn)定電火花自適應(yīng)加工的方法，該方法包括：

按照光滑函數(shù)模型，對當前時刻的放電狀態(tài)值作光滑處理；

根據(jù)光滑處理后的放電狀態(tài)值，辨識對應(yīng)的加工過程模型參數(shù)；

根據(jù)光滑處理后的放電狀態(tài)值及加工過程模型參數(shù)，按照自適應(yīng)控制方式計算下一時刻的控制信號；

基于下一時刻的控制信號，獲取電火花加工機床的下一抬刀周期。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種穩(wěn)定電火花自適應(yīng)加工的裝置，該裝置包括：放電狀態(tài)光滑處理模塊、自適應(yīng)控制模塊及電火花加工機床；

放電狀態(tài)光滑處理模塊，用于按照光滑函數(shù)模型，對當前時刻的放電狀態(tài)值作光滑處理；

自適應(yīng)控制模塊，用于根據(jù)光滑處理后的放電狀態(tài)值及加工過程模型參數(shù)，按照自適應(yīng)控制方式計算下一時刻的控制信號；

電火花加工機床，用于根據(jù)抬刀周期對上一抬刀周期進行修改，實現(xiàn)電火花加工的自適應(yīng)控制。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種穩(wěn)定電火花自適應(yīng)加工的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：放電狀態(tài)辨識單元、放電狀態(tài)光滑處理單元、加工過程模型參數(shù)辨識單元、自適應(yīng)控制器、抬刀周期計算單元及電火花加工機床；

放電狀態(tài)辨識單元，用于采集加工過程中的間隙電壓和間隙電流，根據(jù)采集到的間隙電壓和間隙電流實時辨識放電狀態(tài)，并將辨識出的放電狀態(tài)值遞給放電狀態(tài)光滑處理單元。

放電狀態(tài)光滑處理單元，用于按照光滑函數(shù)模型，對當前時刻的放電狀態(tài)值作光滑處理，將光滑處理后的放電狀態(tài)值傳遞給自適應(yīng)控制器及加工過程模型參數(shù)辨識單元；

加工過程模型參數(shù)辨識單元，用于對自適應(yīng)控制器的加工過程模型參數(shù)進行辨識，將辨識后的加工過程模型參數(shù)傳遞給自適應(yīng)控制器；

自適應(yīng)控制器，用于根據(jù)光滑處理后的放電狀態(tài)值及加工過程模型參數(shù)，按照自適應(yīng)控制方式計算下一時刻的控制信號；

抬刀周期計算單元，用于基于下一時刻的控制信號，獲取抬刀周期，并將抬刀周期傳遞給電火花加工機床；

電火花加工機床，用于根據(jù)抬刀周期對上一抬刀周期進行修改，實現(xiàn)電火花加工的自適應(yīng)控制。

本申請?zhí)岢龅募夹g(shù)方案帶來的有益效果是：

通過按照光滑函數(shù)模型，對當前時刻的放電狀態(tài)值作光滑處理。根據(jù)光滑處理后的放電狀態(tài)值，辨識對應(yīng)的加工過程模型參數(shù)。根據(jù)光滑處理后的放電狀態(tài)值及加工過程模型參數(shù)，按照自適應(yīng)控制方式計算下一時刻的控制信號?；谙乱粫r刻的控制信號，獲取電火花加工機床的下一抬刀周期。由于可對實時辨識的放電狀態(tài)進行光滑處理，使得控制信號的變化變緩，從而減少或避免了控制信號的劇烈變化而引發(fā)的拉弧現(xiàn)象，進而能夠提高電火花加工自適應(yīng)控制過程的穩(wěn)定性。

另外，由于光滑函數(shù)模型中的光滑函數(shù)階次較低，從而可使得自適應(yīng)控制系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性能夠保持在較好范圍。最后，對每一時刻的放電狀態(tài)值進行光滑處理后，能夠在減少放電狀態(tài)檢測誤差的同時，獲得變化較為平緩的放電狀態(tài)曲線。經(jīng)過光滑處理的放電狀態(tài)曲線延遲、相移均較小，且保持與原曲線的相似性，即能夠立即將放電狀態(tài)變化趨勢反映出來，從而能夠滿足超前預(yù)測實時控制的需求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的一種穩(wěn)定電火花自適應(yīng)加工的方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例的一種穩(wěn)定電火花自適應(yīng)加工的方法流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例的一種放電狀態(tài)曲線的對比示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例的一種光滑處理前的加工效果示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例的一種光滑處理前的加工效果示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例的一種光滑處理后的加工效果示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例的一種光滑處理后的加工效果示意圖；

圖8為本發(fā)明實施例的一種穩(wěn)定電火花自適應(yīng)加工的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

電火花加工是利用浸在工作液中的兩極間脈沖放電時，產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導(dǎo)電材料的特種加工方法，又稱放電加工或電蝕加工，英文簡稱EDM(Electrical Discharge Machining，電火花加工)。

其中，電火花加工過程是一個弱穩(wěn)態(tài)過程，即在有效加工階段其線性特性例如均值、方差或能量譜等均在一個很小的范圍內(nèi)波動。如果加工過程中出現(xiàn)沖油或排屑狀況惡劣的等情況，則會出現(xiàn)有害加工并損害工件。有害加工的出現(xiàn)，會使電火花加工自適應(yīng)控制系統(tǒng)進入不穩(wěn)定狀態(tài)。相應(yīng)地，放電狀態(tài)波動加大會燒傷被加工的工件表面，從而影響加工效率。

為了避免有害加工的出現(xiàn)，有效的方法是通過改變加工過程中的伺服參數(shù)，在不影響加工精度的前提下，使加工從有害加工階段重新回到有效加工階段。或者，通過提前改變伺服參數(shù)，避免加工進入有害加工階段。為達到這一目的，可建立有效的閉環(huán)控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)能夠根據(jù)加工過程中的放電狀態(tài)值，實時改變伺服參數(shù)，從而使得加工過程維持在有效加工階段，并提高加工效率。

為了描述電火花加工的極間放電狀態(tài)，可對電火花加工的極間放電狀態(tài)進行定義?？紤]到電火花加工機床的拉弧保護功能，可采用穩(wěn)態(tài)拉弧率和短路比率之和，即有害脈沖出現(xiàn)的幾率，來反映不同加工狀況所對應(yīng)的極間放電狀態(tài)。同時，在本實施例中按照實際情形可對比率作適當?shù)母膭?，重新定義如下，極間放電狀態(tài)＝(短路數(shù)+穩(wěn)態(tài)拉弧數(shù))/(火花放電數(shù)+瞬態(tài)拉弧數(shù)+短路數(shù)+穩(wěn)態(tài)拉弧數(shù)+開路數(shù))。上述計算過程可如下公式(1)所示：

r＝(τ_short+τ_stab.arc)/(τ_spark+τ_tran.arc+τ_stab.arc+τ_short+τ_open) (1)

其中，r為極間放電狀態(tài)。τ_spark為單位時間內(nèi)火花脈沖的采樣累計數(shù)量，τ_tran.arc為單位時間內(nèi)瞬態(tài)拉弧脈沖的采樣累計數(shù)量，τ_stab.arc為單位時間內(nèi)穩(wěn)態(tài)拉弧脈沖的采樣累計數(shù)量，τ_short為單位時間內(nèi)短路脈沖的采樣累計數(shù)量，τ_open為單位時間內(nèi)開路脈沖的采樣累計數(shù)量。

針對出現(xiàn)有害加工的問題，現(xiàn)有的電火花加工自適應(yīng)控制方法主要是以放電狀態(tài)為監(jiān)測信號，通過自適應(yīng)控制方式得到控制信號，從而根據(jù)控制信號對機床的抬刀周期進行調(diào)整，通過實現(xiàn)電火花加工的自適應(yīng)控制來穩(wěn)定電火花加工過程，以提高加工效率。

由于是將放電狀態(tài)作為監(jiān)測信號，為了保險起見，實際檢測的放電狀態(tài)值較理論放電狀態(tài)值會偏大，即存在檢測誤差。另外，加工過程還存在過程誤差。上述兩種誤差以及誤差的積累，會使實際得到的放電狀態(tài)值變化幅度比理論放電狀態(tài)值變化幅度劇烈得多。特別是在加工即將進入或已進入有害加工階段時，誤差的累計會造成控制信號發(fā)生偏離，在這時刻容易引起或加劇拉弧或短路脈沖的出現(xiàn)幾率，即放電狀態(tài)急劇加大，相應(yīng)地，控制變量會急劇縮小，這會使放電狀態(tài)急劇變小。相應(yīng)地，會使控制變量急劇變大，形成惡性循環(huán)，發(fā)生震蕩，使控制失效。

針對現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本實施例提供了一種穩(wěn)定電火花自適應(yīng)加工的方法。參見圖1，該方法包括：101、按照光滑函數(shù)模型，對當前時刻的放電狀態(tài)值作光滑處理；102、根據(jù)光滑處理后的放電狀態(tài)值，辨識對應(yīng)的加工過程模型參數(shù)；103、根據(jù)光滑處理后的放電狀態(tài)值及加工過程模型參數(shù)，按照自適應(yīng)控制方式計算下一時刻的控制信號；104、基于下一時刻的控制信號，獲取電火花加工機床的下一抬刀周期。

本發(fā)明實施例提供的方法，通過按照光滑函數(shù)模型，對當前時刻的放電狀態(tài)值作光滑處理。根據(jù)光滑處理后的放電狀態(tài)值，辨識對應(yīng)的加工過程模型參數(shù)。根據(jù)光滑處理后的放電狀態(tài)值及加工過程模型參數(shù)，按照自適應(yīng)控制方式計算下一時刻的控制信號。基于下一時刻的控制信號，獲取電火花加工機床的下一抬刀周期。由于可對實時辨識的放電狀態(tài)進行光滑處理，使得控制信號的變化變緩，從而減少或避免了控制信號的劇烈變化而引發(fā)的拉弧現(xiàn)象，進而能夠提高電火花加工自適應(yīng)控制過程的穩(wěn)定性。

另外，由于光滑函數(shù)模型中的光滑函數(shù)階次較低，從而可使得自適應(yīng)控制系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性能夠保持在較好范圍。最后，對每一時刻的放電狀態(tài)值進行光滑處理后，能夠在減少放電狀態(tài)檢測誤差的同時，獲得變化較為平緩的放電狀態(tài)曲線。經(jīng)過光滑處理的放電狀態(tài)曲線延遲、相移均較小，且保持與原曲線的相似性，即能夠立即將放電狀態(tài)變化趨勢反映出來，從而能夠滿足超前預(yù)測實時控制的需求。

作為一種可選實施例，按照光滑函數(shù)模型，對當前時刻的放電狀態(tài)值作光滑處理之前，還包括：

確定光滑函數(shù)對應(yīng)的階次；

基于具有階次的光滑函數(shù)，通過對光滑函數(shù)的零極點進行配置，得到對應(yīng)的光滑函數(shù)模型。

作為一種可選實施例，按照光滑函數(shù)模型，對當前時間時刻的放電狀態(tài)值作光滑處理，包括：

基于光滑函數(shù)模型對應(yīng)的階次，根據(jù)當前時刻之前預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的放電狀態(tài)值及光滑處理后的放電狀態(tài)值，通過光滑函數(shù)計算當前時刻光滑處理后的放電狀態(tài)值。

作為一種可選實施例，根據(jù)光滑處理后的放電狀態(tài)值，辨識對應(yīng)的加工過程模型參數(shù)，包括：

根據(jù)當前時刻之前預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的控制信號及光滑處理后的放電狀態(tài)值，通過遞歸最小二乘法在線辨識對應(yīng)的加工過程模型參數(shù)。

作為一種可選實施例，自適應(yīng)控制方式包括超前三步預(yù)測控制方式、超前兩步預(yù)測控制方式、超前一步的最小方差預(yù)測控制方式、魯棒性自適應(yīng)控制方式或最小方差與參考模型耦合的自適應(yīng)控制方式。

作為一種可選實施例，基于下一時刻的控制信號，獲取電火花加工機床的下一抬刀周期，包括：

按照控制信號與抬刀周期之間的映射關(guān)系，將下一時刻的控制信號映射為電火花加工機床的下一抬刀周期。

上述所有可選技術(shù)方案，可以采用任意結(jié)合形成本發(fā)明的可選實施例，在此不再一一贅述。

基于上述圖1對應(yīng)實施例所提供的內(nèi)容，本發(fā)明實施例提供了一種穩(wěn)定電火花自適應(yīng)加工的方法。參見圖2，本實施例提供的方法流程包括：201、按照光滑函數(shù)模型，對當前時刻的放電狀態(tài)值作光滑處理；202、根據(jù)光滑處理后的放電狀態(tài)值，辨識對應(yīng)的加工過程模型參數(shù)；203、根據(jù)光滑處理后的放電狀態(tài)值及加工過程模型參數(shù)，按照自適應(yīng)控制方式計算下一時刻的控制信號；204、按照控制信號與抬刀周期之間的映射關(guān)系，將下一時刻的控制信號映射為電火花加工機床的下一抬刀周期。

其中，201、按照光滑函數(shù)模型，對當前時刻的放電狀態(tài)值作光滑處理。

在執(zhí)行本步驟之前，可以預(yù)先確定光滑函數(shù)模型。本實施例不對確定光滑函數(shù)模型的方式作具體限定，包括但不限于：確定光滑函數(shù)對應(yīng)的階次；基于具有階次的光滑函數(shù)，通過對光滑函數(shù)的零極點進行配置，得到對應(yīng)的光滑函數(shù)模型。其中，在確定光滑函數(shù)對應(yīng)的階次時，可按照設(shè)計低通濾波器最小階次的設(shè)計方式來確定，本實施例對此不作具體限定。在確定光滑函數(shù)的階次后，通過對光滑函數(shù)的零極點進行配置，可得到光滑函數(shù)模型。

本實施例不對按照光滑函數(shù)模型，對當前時間時刻的放電狀態(tài)值作光滑處理的方式作具體限定，包括但不限于：基于光滑函數(shù)模型對應(yīng)的階次，根據(jù)當前時刻之前預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的放電狀態(tài)值及光滑處理后的放電狀態(tài)值，通過光滑函數(shù)計算當前時刻光滑處理后的放電狀態(tài)值。

上述進行光滑處理的過程還可通過計數(shù)器觸發(fā)，本實施例對此不作具體限定。其中，計數(shù)器對應(yīng)的觸發(fā)閾值需要大于光滑函數(shù)模型對應(yīng)的階次，本實施例不對觸發(fā)閾值的數(shù)值作具體限定。

基于光滑函數(shù)模型，對每一時刻的放電狀態(tài)值進行光滑處理，能夠在減少放電狀態(tài)檢測誤差的同時，獲得變化較為平緩的放電狀態(tài)曲線。另外，經(jīng)過光滑處理的放電狀態(tài)曲線延遲、相移均較小，能夠立即將放電狀態(tài)變化趨勢反映出來，從而能夠滿足超前預(yù)測實時控制的需求。

相應(yīng)地，光滑函數(shù)模型具有如下特點：

(1)光滑函數(shù)階次較低，從而可使得自適應(yīng)控制系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性能夠保持在較好范圍；

(2)放電狀態(tài)曲線經(jīng)過光滑處理之后造成的延遲、相移非常小，從而能夠滿足超前預(yù)測實時控制要求；

(3)放電狀態(tài)曲線經(jīng)過光滑處理后保持與原曲線的相似性，即當原始曲線出現(xiàn)突然變化的放電狀態(tài)值時，光滑處理后的曲線能夠立即將這個變化反映出來。

其中，202、根據(jù)光滑處理后的放電狀態(tài)值，辨識對應(yīng)的加工過程模型參數(shù)。

本實施例不對根據(jù)光滑處理后的放電狀態(tài)值，辨識對應(yīng)的加工過程模型參數(shù)的方式作具體限定，包括但不限于：根據(jù)當前時刻之前預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的控制信號及光滑處理后的放電狀態(tài)值，通過遞歸最小二乘法在線辨識對應(yīng)的加工過程模型參數(shù)。

需要說明的是，可預(yù)先對當前時刻之前預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的控制信號及光滑處理后的放電狀態(tài)值進行存儲，以便于本步驟對加工過程模型參數(shù)進行辨識，本實施例對此不作具體限定。

其中，203、根據(jù)光滑處理后的放電狀態(tài)值及加工過程模型參數(shù)，按照自適應(yīng)控制方式計算下一時刻的控制信號。

其中，自適應(yīng)控制方式可以為超前三步預(yù)測控制方式、超前兩步預(yù)測控制方式、超前一步的最小方差預(yù)測控制方式、魯棒性自適應(yīng)控制方式或最小方差與參考模型耦合的自適應(yīng)控制方式，本實施例對此不作具體限定。

其中，204、按照控制信號與抬刀周期之間的映射關(guān)系，將下一時刻的控制信號映射為電火花加工機床的下一抬刀周期。

其中，映射關(guān)系可以為線性或非線性映射關(guān)系，也可以為分段函數(shù)映射關(guān)系，本實施例對此不作具體限定。需要說明的是，通過上述步驟201至步驟204的過程可循環(huán)對放電狀態(tài)進行光滑處理，本實施例對此不作具體限定。經(jīng)過光滑處理的放電狀態(tài)曲線可如圖3所示，在圖3中，經(jīng)過光滑后的放電狀態(tài)與放電狀態(tài)原始值相比，在變化程度上比較平緩。同時，當原始放電狀態(tài)發(fā)生較大變化時，經(jīng)過光滑處理的放電狀態(tài)曲線能夠立即將放電狀態(tài)變化趨勢反映出來。

基于上述電火花加工處理過程，現(xiàn)將現(xiàn)有技術(shù)所對應(yīng)的加工效果與本發(fā)明提供的基于光滑處理的電火花加工控制方法所對應(yīng)的加工效果進行比對。圖4及圖5為現(xiàn)有技術(shù)的加工效果圖，從圖4中可以看出，加工過程一直保持著一定放電狀態(tài)波動的幅度。由于誤差累積造成了放電狀態(tài)波動幅度加劇，從而最終引起了拉弧狀態(tài)加工終止。圖5為圖4中A區(qū)域的放大圖，從圖5中可以看出放電狀態(tài)從較小突然變化為較大時，會使抬刀周期立即降到最低，從而通過改變抬刀頻率改善排屑條件，使得放電狀態(tài)值下降到合理范圍內(nèi)。這種突然由小變大然后再由大變小的放電狀態(tài)趨勢是由于放電狀態(tài)誤差引起的。若不對其進行抑制，當加工進行到16.8mm(圖4中6000點左右)時，由于誤差的累積，會使得放電狀態(tài)變化幅度加劇，從而導(dǎo)致控制失效，自適應(yīng)控制系統(tǒng)進入不穩(wěn)定狀態(tài)。最終，導(dǎo)致電火花自適應(yīng)控制加工能力無法完全發(fā)揮出來。

圖6為本發(fā)明實施例對應(yīng)的加工效果圖。從圖6中可以看出，經(jīng)過放電狀態(tài)光滑處理后，即減少放電狀態(tài)誤差后，雖然在有效加工階段放電狀態(tài)波動較未光滑前要大，但放電狀態(tài)波動幅度始終處于合理范圍內(nèi)，加工過程一直保持平穩(wěn)。圖7為圖6中A區(qū)域的放大圖，從圖7中可以看出，放電狀態(tài)值從較小突然變化到較大以及從較大突然變化到較小的變化幅度，比圖5中要小。具體地，經(jīng)過光滑處理后變化幅度不超過0.15，而未經(jīng)過光滑處理時變化幅度超過0.15。同時，當加入光滑函數(shù)模型對放電狀態(tài)進行光滑處理后，加工過程一直持續(xù)到28.7mm(圖6中8000點左右)才出現(xiàn)放電狀態(tài)變化幅度增大的情況。與此同時，變化幅度明顯小于未經(jīng)過光滑處理的變化幅度。此外，加工深度從16.7mm提高到了28.7mm，整體提高了75％。這說明光滑處理能夠有效減少放電狀態(tài)的誤差，并提高自適應(yīng)控制穩(wěn)定性和加工能力。

本發(fā)明實施例提供的方法，通過按照光滑函數(shù)模型，對當前時刻的放電狀態(tài)值作光滑處理。根據(jù)光滑處理后的放電狀態(tài)值，辨識對應(yīng)的加工過程模型參數(shù)。根據(jù)光滑處理后的放電狀態(tài)值及加工過程模型參數(shù)，按照自適應(yīng)控制方式計算下一時刻的控制信號。按照控制信號與抬刀周期之間的映射關(guān)系，將下一時刻的控制信號映射為電火花加工機床的下一抬刀周期。由于可對實時辨識的放電狀態(tài)進行光滑處理，使得控制信號的變化變緩，從而減少或避免了控制信號的劇烈變化而引發(fā)的拉弧現(xiàn)象，進而能夠提高電火花加工自適應(yīng)控制過程的穩(wěn)定性。

另外，由于光滑函數(shù)模型中的光滑函數(shù)階次較低，從而可使得自適應(yīng)控制系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性能夠保持在較好范圍。最后，對每一時刻的放電狀態(tài)值進行光滑處理后，能夠在減少放電狀態(tài)檢測誤差的同時，獲得變化較為平緩的放電狀態(tài)曲線。經(jīng)過光滑處理的放電狀態(tài)曲線延遲、相移均較小，且保持與原曲線的相似性，即能夠立即將放電狀態(tài)變化趨勢反映出來，從而能夠滿足超前預(yù)測實時控制的需求。

本發(fā)明實施例提供了一種穩(wěn)定電火花自適應(yīng)加工的裝置，該裝置用于執(zhí)行上述圖1或圖2對應(yīng)實施例中所提供的穩(wěn)定電火花自適應(yīng)加工的方法。該裝置包括：放電狀態(tài)光滑處理模塊、自適應(yīng)控制模塊及電火花加工機床；

放電狀態(tài)光滑處理模塊，用于按照光滑函數(shù)模型，對當前時刻的放電狀態(tài)值作光滑處理；具體地，放電狀態(tài)光滑處理模塊用于執(zhí)行上述圖2對應(yīng)的實施例中步驟201至步驟202中的過程。

自適應(yīng)控制模塊，用于根據(jù)光滑處理后的放電狀態(tài)值及加工過程模型參數(shù)，按照自適應(yīng)控制方式計算下一時刻的控制信號；具體地，自適應(yīng)控制模塊用于執(zhí)行上述圖2對應(yīng)的實施例中步驟203與步驟204中的過程。

電火花加工機床，用于根據(jù)抬刀周期對上一抬刀周期進行修改，實現(xiàn)電火花加工的自適應(yīng)控制。

本發(fā)明實施例提供的裝置，通過按照光滑函數(shù)模型，對當前時刻的放電狀態(tài)值作光滑處理。根據(jù)光滑處理后的放電狀態(tài)值，辨識對應(yīng)的加工過程模型參數(shù)。根據(jù)光滑處理后的放電狀態(tài)值及加工過程模型參數(shù)，按照自適應(yīng)控制方式計算下一時刻的控制信號?；谙乱粫r刻的控制信號，獲取電火花加工機床的下一抬刀周期。由于可對實時辨識的放電狀態(tài)進行光滑處理，使得控制信號的變化變緩，從而減少或避免了控制信號的劇烈變化而引發(fā)的拉弧現(xiàn)象，進而能夠提高電火花加工自適應(yīng)控制過程的穩(wěn)定性。

另外，由于光滑函數(shù)模型中的光滑函數(shù)階次較低，從而可使得自適應(yīng)控制系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性能夠保持在較好范圍。最后，對每一時刻的放電狀態(tài)值進行光滑處理后，能夠在減少放電狀態(tài)檢測誤差的同時，獲得變化較為平緩的放電狀態(tài)曲線。經(jīng)過光滑處理的放電狀態(tài)曲線延遲、相移均較小，且保持與原曲線的相似性，即能夠立即將放電狀態(tài)變化趨勢反映出來，從而能夠滿足超前預(yù)測實時控制的需求。

本發(fā)明實施例提供了一種穩(wěn)定電火花自適應(yīng)加工的系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于執(zhí)行上述圖1或圖2對應(yīng)實施例中所提供的穩(wěn)定電火花自適應(yīng)加工的方法。參見圖8，該系統(tǒng)包括放電狀態(tài)辨識單元801、放電狀態(tài)光滑處理單元802、加工過程模型參數(shù)辨識單元803、自適應(yīng)控制器804、抬刀周期計算單元805及電火花加工機床806；

放電狀態(tài)辨識單元801，用于采集加工過程中的間隙電壓和間隙電流，根據(jù)采集到的間隙電壓和間隙電流實時辨識放電狀態(tài)，并將辨識出的放電狀態(tài)值遞給放電狀態(tài)光滑處理單元802。

放電狀態(tài)光滑處理單元802，用于按照光滑函數(shù)模型，對當前時刻的放電狀態(tài)值作光滑處理，將光滑處理后的放電狀態(tài)值傳遞給自適應(yīng)控制器804及加工過程模型參數(shù)辨識單元803；

加工過程模型參數(shù)辨識單元803，用于對自適應(yīng)控制器804的加工過程模型參數(shù)進行辨識，將辨識后的加工過程模型參數(shù)傳遞給自適應(yīng)控制器804；

自適應(yīng)控制器804，用于根據(jù)光滑處理后的放電狀態(tài)值及加工過程模型參數(shù)，按照自適應(yīng)控制方式計算下一時刻的控制信號；

抬刀周期計算單元805，用于基于下一時刻的控制信號，獲取抬刀周期，并將抬刀周期傳遞給電火花加工機床806；

電火花加工機床806，用于根據(jù)抬刀周期對上一抬刀周期進行修改，實現(xiàn)電火花加工的自適應(yīng)控制。

需要說明的是，上述系統(tǒng)的處理過程可以基于VC++平臺，或嵌入式系統(tǒng)等，本實施例對此不作具體限定，但視為同樣有效。另外，運行過程中可按照多線程運行的方式，采用模塊化編程使被控對象EDM改變抬刀周期。通過減小放電狀態(tài)檢測誤差穩(wěn)定控制變量的輸出，按照穩(wěn)定輸出的控制變量改變抬刀周期，實現(xiàn)了對抬刀周期的自適應(yīng)控制。

本發(fā)明實施例提供的系統(tǒng)，通過按照光滑函數(shù)模型，對當前時刻的放電狀態(tài)值作光滑處理。根據(jù)光滑處理后的放電狀態(tài)值，辨識對應(yīng)的加工過程模型參數(shù)。根據(jù)光滑處理后的放電狀態(tài)值及加工過程模型參數(shù)，按照自適應(yīng)控制方式計算下一時刻的控制信號?；谙乱粫r刻的控制信號，獲取電火花加工機床的下一抬刀周期。由于可對實時辨識的放電狀態(tài)進行光滑處理，使得控制信號的變化變緩，從而減少或避免了控制信號的劇烈變化而引發(fā)的拉弧現(xiàn)象，進而能夠提高電火花加工自適應(yīng)控制過程的穩(wěn)定性。

另外，由于光滑函數(shù)模型中的光滑函數(shù)階次較低，從而可使得自適應(yīng)控制系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性能夠保持在較好范圍。最后，對每一時刻的放電狀態(tài)值進行光滑處理后，能夠在減少放電狀態(tài)檢測誤差的同時，獲得變化較為平緩的放電狀態(tài)曲線。經(jīng)過光滑處理的放電狀態(tài)曲線延遲、相移均較小，且保持與原曲線的相似性，即能夠立即將放電狀態(tài)變化趨勢反映出來，從而能夠滿足超前預(yù)測實時控制的需求。

最后，本申請的方法僅為較佳的實施方案，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。