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1、加工过程数控加工过程数控结课总结结课总结院 系：燕山大学机械工程学院年 级：11 硕研机制系姓 名：明学 号：学习时间：2011 年 9 月至 2011 年 11 月授课老师： 时 间：2011 年 11 月 11 日加工过程数控结课心得加工过程数控结课心得胡占齐老师主讲的加工过程数控，内容丰富，涵盖面广，从浅入深，便于大家理解。本门课总共分七个部分,第一部分是加工过程数控的概述；第二部分是加工过程的数控模型；第三部分是加工过程数控系统分析；第四部分是加工过程数字控制器的设计；第五部分是基于信息的加工过程数控；第六部分是加工过程的的实时性策略；第七部分是加工过程数控的新进展。胡老师指导我们学习
2、了前四个部分。人类社会发展史，经历了石器时代、青铜时代和铁器时代，每一个时代都是以该时代的主导资源和主导工具命名的。当今社会已进入了信息时代，信息成为起主导作用的资源，而以电子计算机为主的电子交换器件则成为起主导作用的工具。由于信息具有课、可共享性、可识别性、可转换性、可传递性、可处理性、可再生性等特点及其特殊功能，因此，人们借助计算机系统的辅助，将有关的信息转换到产品与服务中，使之成为更好的产品和更优良的服务。可见，计算机系统、智能机器等信息载体对当今时代所产生的影响，无论在广度、深度和重要程度上远大于石器工具、青铜器工具和铁器工具对相应时代的影响。因此，研究计算机、信息计算技术在各行业中的
3、应用，是当代社会所赋予的一种责任。在一个计算机制造系统中，系统是一些机构的组合，这些机构由信息联系在一起，完成一定的任务，机构包括计算机（完成比较器、控制器等功能）、被控对象或过程、测量机构或传感器等。控制是指通过信息给对象以命令。为完成一定任务的被控制机构称之为对象。被控制的连续运行状态称之为过程，如化学反应过程、经济调节过程、生物进化过程、机械加工过程（磨削过程、铣削过程、激光切削过程、电火花加工过程）等。“机床数控”（Mechine Tool Numerical Control）主要是研究计算机对机床或其他加工设备的运动规律的控制，这种控制根据对被加工零件的形状、尺寸与精度的要求，计算机
4、按人工编制的程序控制机床各相应轴运动，即按预先规定的时间函数实现控制。这中控制，一般不考虑被控对象的动态特性的变化。通过前四个部分的学习，收获如下：一、加工过程数控概述一、加工过程数控概述此部分主要学习了加工过程数控的：发展过程、系统的性能及其指标、特点、类型、系统的构成与设计以及实例简介等。计算机控制系统的涵义十分广泛，因此，不同软、硬件配置的系统，其功能千差万别。这类系统是在自动控制技术和计算机技术飞速发展的基础上产生的。当今已具备了迫切推广和应用的条件和基础。计算机控制技术应用于加工过程，经历了一个诞生的逐步完善的发展过程。自从 1952 年美国麻省理工学院（MIT）伺服机构实验室研制出
5、第一台三坐标系铣床以来，数控设备在制造工业，特别是航空、航天工业中被广泛地应用，数控系统的发展大致经历了一下阶段：第一代数控系统，以 MIT 研制的三坐标数控系统为标志，产生于 50 年代初期，系统全部采用电子管元件，逻辑运算与控制采用硬件电路完成。第二代数控系统产生于 50 年代末期，晶体管元件和印刷电路板广泛应用于数控系统，称为第二代数控系统的标志。第三代数控系统产生于 60 年代中期，由于小规模集成电路的出现，使其体积变小、功耗降低，数控系统的可靠性得以进一步提高，从而推动了数控系统的发展。1954 年，世界上第一套计算机控制系统在美国问世，其形式为开环系统。1959 年，美国研制成功闭
6、环系统，并应用于炼油工业。1960 年，美国孟山都公司在一个制氨厂中，用 RW-230 计算机实现了计算机监督控制。1962 年，该公司研制出世界第一台直接数字控制系统，在某乙烯发生器厂投入使用。1965 年-1969 年，在发达的资本主义国家，计算机控制系统进入了试用阶段。1971 年由于微处理器和微型计算机的问世，计算机控制系统跨进了一个崭新的时期。1975 年以后，出现了综合分散型计算机控制系统，简称集散型控制系统 TDCS。1979 年，美国 FORXBORO 公司的 SPECTRUM 系统公布于世。近年来，美国 AD 公司的 uMAC-5000、Umac-6000 系统也相继研制成功
7、，并被我国引进。在加工工艺过程中，有许多几何量和物理量可以被控制，但从数据或被控制参数的数学特征来说，则有 3 大类：连续模拟数据；离散二进制数据；脉冲数据或数字信号。加工过程是连续的过程,他受到外界环境的众多干扰,因此,加工过程中采集的数据往往具有随机性,而控制的实时性要求高,这样对控制用的计算机有一些特定的要求(与科学计算用的计算机相比较而言),这五个要求是:可靠性要求高；控制实时性要好；与生产过程的接口优良；对环境的适应性强；软件配备齐全。在设计符合要求的加工过程数控系统时，既要考虑数据类型特点，又要考虑控制用计算机的上述特点。加工过程按照不同的方法可以分成好多类型：（1）按计算机在控制
8、系统中的作用与功能分为：过程的计算机检测系统（CPM）；计算机直接控制系统（DDC）；计算机监控系统（SCC）；计算机分级控制（HCC）；分布式控制（DCC）。（2）按照控制规律分为：程序和顺序控制；比例积分微分控制（PID 控制）；最少拍控制；复杂规律的控制。（3）按控制计算机与被控对象的关系分为：在线控制系统；离线控制系统；实时控制系统。二、加工过程的数控模型二、加工过程的数控模型此部分我们学习了：加工过程数控的模型分类、离散建模、系统框图；计算机控制算法的离散形式；系统辨识；被控对象的时序建模；传感器融合信息模型等。在加工过程数控系统中，尤其是在 DOC 系统中，控制用计算机在一个采样周
9、期中一次完成以下功能：（1） 获得被控制量的采样值 cn，可由检测传感器经适当的接口送入计算机；（2） 计算误差 en（3） 按一定的控制算法对误差 en进行运算，从而得到合适的控制量 mn或其增量；（4） 产生出一个合适的控制信号，由输出接口送到相应的控制元器件上；（5） 依次处理下一个被控制参数或下一个采样周期中的被控参数。加工过程的数控模型分类：（1）按变量随时间变化分类：稳态（静态）数学模型；动态数学模型；随机动态数学模型。（2）按决定模型的参数分类：参数模型；非参数模型。（3）按变量的范围分类：集中参数模型；分布参数模型。（4）按变量之间关系分类：线性数学模型；非线性数学模型。（5）
10、按控制变量是否连续分类：连续时间模型；离散时间模型。（6）按对被控对象的认识程度分类：白箱问题；灰箱问题；黑箱问题。三、加工过程数控系统分析三、加工过程数控系统分析此部分我们学习了系统输入的典型形式及其函数、发生函数求解；系统响应求解、稳定性分析、响应分析实例；加工过程响应图解法；PAM 和 PWM 方案比较；NC 机床理论成形误差的控制等。加工过程数控系统分析包括两方面的内容，即系统稳定性分析和系统响应分析，通过对系统进行分析，可以了解加工过程数控系统的性能及控制效果，得出所构成的控制系统是否满足工程上的性能要求的结论。为了求解系统的响应，需要输入的序列建模，即写成 B 算子的表示形式，这是
11、可以实现的，因为;(1)任何时变信号当在特定时间间隔对他采样时，可得一序列号值。这一序列值称为采样序列，常称为时间序列。很显然，在时间序列或者采样序列中，时间的先后次序对某一采样值来讲是很重要的。（2）系统对输入指令的响应可利用算子方法直接求解，而不必建立、求解差分方程。所以，一旦输入被确定，则使用系统的传递函数更容易求得系统的响应。四、加工过程的数字控制器设计四、加工过程的数字控制器设计此部分学习了满足响应性能要求的设计；数字控制器的可行性与稳定性；最少拍设计及无纹波系统；前馈+反馈控制；串级控制；自适应控制等。设计离散控制器或建立计算机控制算法，既是一种技巧，即需要设计与使用经验的积累，也
12、是一门科学，即有许多指导离散控制器设计的理论。数字控制器设计中遇到的问题与连续控制器设计中遇到的问题相似。但是，在离散控制器设计中，柔性较强。由于数字或离散信号的取得可能是来自于数字传感器，故自然会想到使用数字控制器，但也可以使用连续数据控制器，只要数字信号经数据保持而平滑化。到底采用哪一种控制方案或控制策略，最后的选择权完全掌握在设计者手中。事实上，一个过程能被控制的如何，主要取决与过程本身而不是控制器。因此，要设计出有效的控制器，首先必须对被控过程有一个较为详细的了解。通常，所遇到的受控过程的形式有 3 种类型：（1）过程的动态、静态规律完全清楚，过程的数字模型也能直接建立。这种情况，多出
13、现在课堂教学中，总是通过若干已知规律的典型例子教给学生设计原理与方法。这种场合下地控制器设计比较简明，可以通过直接求解得出。（2）过程本身可能非常复杂，很难进行数学分析，但过程的响应却很清楚，可以通过对系统的试验取得响应系列，从而得出过程的传递函数。（3）过程非常复杂，同时，过程参与又被噪声与干扰所污染，使过程的性能呈现出随机性质。这类过程不太常见，一般可用统计学方法来揭示过程的特性。总之，通过对这次学习，使自己获益匪浅，拓宽了知识面，积累了不少经验，同时也使自己的知识体系慢慢的完善，不过有些方面做的不够好，还需要继续努力。从课本中回到实践，再从实践中回到课本，用头脑去感悟，用心去体验，将会收获很多，这是我对这次学习最大的心得体会。
