Разработка системы управления электроэрозионным станком с использованием нейронных сетей и нечетких множеств

• Автор: Сыркин, Илья Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 191 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Анализ процесса ЭЭО и систем управления

1.1. Описание процесса.

1.1.1. Общие понятия.

1.1.2. Технологические возможности процесса

1.2. Технологические характеристики процесса.

1.2.1. Технологические схемы.

1.2.2. Режимы обработки .

1.2.3. Производительность.

1.2.4. Качество поверхности

1.3. Представление процесса ЭЭО как объекта управления.
1.4. Анализ существуЮ1цих систем управления
1.4.1. Классификация систем управления.
1.4.2. Регуляторы МЭЗ
1.4.3. Алгоритмы функционирования
1.5. Выводы
1.6. Цель и задачи исследования .
Глава 2. Математическая модель процесса ЭЭО
2.1. Определение целевой функции.
2.2. Математическая модель процесса электроэрозионной обработки . .
2.2.1. Выявление математических зависимостей
2.2.2. Построение имитационной модели образования поверхности детали
2.2.3. Построение структурной схемы модели процесса ЭЭО .
2.2.4. Разработка имитационной модели процесса.
2.2.5. Моделирование процесса ЭЭО.
Глава 3. Проектирование системы управления процессом ЭЭО
3.1. Разработка основных требований к системе управления процессом ЭЭО на черновом переходе.
3.2. Выбор и обоснование алгоритма управления процессом ЭЭО
3.3. Разработка функциональной схемы СУ черновым переходом
3.4. Синтез структурной схемы СУ
3.4.1. Синтез структурной схемы управления сервоприводом.
3.4.2. Синтез структурной схемы управления генератором.
3.4.3. Синтез структурной схемы управления механизмом прокачки РЖ
3.4.4. Разработка структурной схемы адаптивной системы управления процессом обработки .
3.5. Синтез регуляторов, применяемых в системе управления.
3.5.1. Синтез регулятора сервопривода
3.5.2. Алгоритм обучения нечеткого ПИДрегулятора
3.5.3. Алгоритм обучения нечеткого контроллера процесса обработки .
3.6. Моделирование
3.6.1. Методика моделирования
3.6.2. Результаты моделирования
3.7. Выводы.
Глава 4. Техническая реализация системы
4.1. Разработка общей схемы
4.2. Разработка отдельных компонентов.
4.2.1. Сервопривод.
4.2.2. Генератор импульсов
4.2.3. Механизм прокачки.
4.2.4. общая СУ
4.3. Экспериментальные исследования разработанной СУ
4.4. Выводы
4.5. Общие выводы и результаты.
Литература


Помимо этого в жидкости при прохождении через неё разряда возникает газообразование и гидродинамические явления, которые создают дополнительный взрывной эффект, облегчающий процесс разрушения металла. При ЭЭ обработке на обрабатываемой поверхности периодически обра^ зуются лунки, которые накладываются друг на друга. Выброс металла всегда, сопровождается образованием по краям кратера валика. До сих пор не существует теории, которая бы полностью описывала механизм образования кратера. В начале была предложена гипотеза тепловой природы ЭЭ, согласно которой искра плавит поверхностный слой, разрушая его при этом. Н. И. Лазаренко и Б. Р. Лазаренко разработали электродинамическую теорию искровой ЭЭ обработки металлов. Они считают, что ещё во время разряда под действием электродинамических сил в поражённом импульсом участке анода происходит выброс металла не только расплавленного, но и в твёрдой фазе, только размягченного. Б. Н. Золотых дает другое объяснение: выброс материала при эрозии является результатом выделения растворённого в металле газа и кипения его во всем объеме прогретой лунки. Процесс ЭЭ обработки разделяется на два этапа - съём материала и вынос продуктов обработки из рабочей зоны. Оба этапа представляют собой сложный комплекс физических явлений, в основе которых лежат электротермические процессы. В процессе электроэрозиоиной обработки (ЭЭО) почти каждый электрический разряд между инструментом и заготовкой, вызываемый импульсом тока генератора и протекающий в жидком диэлектрике (рабочей жидкости), осуществляет съём материала с заготовки и образует вокруг себя быстро расширяющийся и так же быстро сжимающийся газовый пузырь (Рис. Скорость движения границы газового пузыря в открытом межэлектродном промежутке (пара электродов игла плоскость) составляет - 0 м/сек. На рисунке обозначено: 5Р - рабочий электрический зазор (эффективный), - торцовый геометрический зазор. Рис. Внутри пузыря - канал разряда с температурой tp = ° - 0°С в зависимости от вводимой мощности, осуществляющий плавление и испарение материала заготовки. В областях, прилегающих к каналу разряда и характеризующихся температурами ? С - сажа и пары металла, ближе к границе газового пузыря - пары жидкости. Время существования газового пузыря в 2,5 - 3,5 раза больше длительности разряда, после чего он схлопывается с образованием мелких пузырьков. В реальном процессе, при массовом воздействии разрядов, в межэлектродном промежутке всегда есть выброшенные металлические частицы, сажа и парогазовые пузырьки. И электрический разряд может протекать но-разному: через «мостики» из металлических частиц и газовых пузырьков, через газовый пузырь или по границе «газовый пузырь-жидкость» и т. При локальном скоплении твёрдых и газообразных продуктов эрозии возникает «гнездо» разрядов с короткими замыканиями, приводящее к при-жогам или образованию шлака. И такие ситуации не исключает четко дозированная длительность разрядов (длительность импульсов} в генераторах зарубежных фирм. Для стабильного протекания процесса необходимо различными способами (прокачкой, отсосом, релаксацией, вибрацией и т. Рис. Не следует путать его с торцовым геометрическим зазором, учитываемым при корректировке размеров электрода-инструмента (ЭИ) и представляющим расстояние между работающими поверхностями электродов, измеренное по нормали к обрабатываемой поверхности. Торцовый геометрический зазор всегда больше рабочего электрического на величину диаметра осевших металлических частиц. Величина рабочего электрического зазора врШах невелика и для напряжения ихха = 0В составляет 0, - 0, мм в зависимости от степени загрязнённости диэлектрика. Увеличение БрТпах уже на 0,0 - 0,5 мм приводит к многократному сокращению количества рабочих импульсов и появлению холостых импульсов напряжения, а, следовательно, к потере производительности процесса. Уменьшение рабочего электрического зазора ухудшает условия эвакуации твёрдых и газообразных продуктов эрозии и провоцирует появление неэффективных разрядов через газ или на скопившиеся твёрдые частицы, что так же снижает производительность обработки, стойкость ЭИ и качество обрабатываемой поверхности.