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文檔簡介
1、<p><b> 中文3496字</b></p><p> 智能數控系統(tǒng)技術進展</p><p><b> 一、概述</b></p><p> 1.智能數控系統(tǒng)技術內涵</p><p> 智能數控系統(tǒng)技術是研究將被加工件的幾何信息和加工工藝信息等經智能化交流伺服系統(tǒng)處理,轉換成一
2、系列運動、動作指令,輸送給伺服電動機來完成工件加工的一門技術。</p><p> 2.智能數控系統(tǒng)技術的地位和作用</p><p> 在先進制造技術中,智能數控系統(tǒng)技術是柔性制造自動化技術的最重要的基礎技術,具有智能化交流伺服系統(tǒng)的數控機床對通用加工具有良好的適應性,為單件、中小批量常規(guī)零件或常規(guī)復雜零件的加工提供了高效的自動化加工手段。</p><p> 二
3、、智能數控系統(tǒng)技術前沿分析</p><p> 1.21世紀初十年的需求</p><p> 高精度、高速化、高柔性化、高可靠性、復合加工功能、智能化和基于工業(yè)PC機的開放式的智能數控系統(tǒng)。</p><p> 2.智能數控系統(tǒng)技術發(fā)展趨勢</p><p> (1)能進行高速、高精度和多軸(5軸以上)聯動加工。</p><
4、;p><b> (2)高可靠性。</b></p><p> (3)具有一定智能化能力。</p><p> (4)有完善的監(jiān)控和診斷能力。</p><p> (5)易于進線或聯網。</p><p> (6)簡化編程和能進行圖形仿真。</p><p> (7)可控制多種外圍設備。&l
5、t;/p><p> 3.智能數控系統(tǒng)技術發(fā)展前沿分析</p><p> 高性能智能化交流伺服系統(tǒng)的研究是智能數控系統(tǒng)技術發(fā)展的前沿。將人工神經網絡、專家系統(tǒng)、模糊邏輯及遺傳算法等人工智能系統(tǒng)與現代交流伺服控制理論方法相結合,研究適合高性能智能化交流伺服系統(tǒng)的控制方法:分層遞階智能控制、定性與定量控制的協(xié)調方法、模糊神經網絡并行學習算法、智能容錯魯棒控制器設計及智能控制的穩(wěn)定性分析方法。使交
6、流伺服系統(tǒng)的性能達到快響應、高精度、魯棒性及高可靠性智能化的目標,并能在高精度數控機床中得到應用。 </p><p> 4.智能數控系統(tǒng)技術發(fā)展特點</p><p> (1)選用高速32位處理機,采用高速高精度采樣插補,大幅度提高采樣頻率,根據被插補曲線曲率的變化,自適應地調節(jié)進給速度并自動進行加減速控制。 </p><p> (2)采用智能化交流伺服
7、系統(tǒng),實現多軸控制。</p><p> (3)采用基于工業(yè)PC機的開放式數控系統(tǒng),彩色CRT圖形顯示,人機對話及自動診斷功能,具有多種監(jiān)控、監(jiān)測和補償功能。</p><p> (4)有很強的網絡功能,系統(tǒng)化功能和通信功能,實現標準化、通用化和模塊化。</p><p> (5)采用轉角棗線位移雙閉環(huán)位置控制,實時映射加工控制以及位姿自適應控制。</p>
8、;<p> 三、智能數控系統(tǒng)重要技術分析與預測</p><p> 1.智能數控系統(tǒng)技術概要</p><p> (1)高可靠性。選用高速的586、686等新型高性能CPU作為系統(tǒng)的運算和控制核心。CPU主要完成系統(tǒng)管理、人機交互、動態(tài)顯示、預處理和插補計算等任務。提高系統(tǒng)集成度,嚴把質量關,在軟件設計、電源設計、接插件設計、接地與屏蔽設計等方面采用強抗干擾、高可靠性設計,
9、從而全面提高系統(tǒng)的可靠性。</p><p> (2)高精度控制。數控系統(tǒng)的控制精度,是保證數控機床加工精度的關鍵。數控系統(tǒng)對機床的各坐標軸采用高精度智能化交流伺服系統(tǒng)驅動控制。高精度智能化交流伺服系統(tǒng)由智能控制器、自動檢測和自動識別技術與586或686微機、新型功率電子器件(IGBT)的逆變器、數字信號處理器(DSP)、數字式位置傳感器、SPWM以及交流永磁同步電動機或籠型異步伺服電動機構成。利用知識工程、機器
10、學習、人工智能技術、實序邏輯模型、模糊Petri網的原理和方法,建立適合于復雜交流伺服系統(tǒng)的知識結構,廣義知識表示及知識的自動獲取方法,為綜合智能控制提供信息基礎。將模糊邏輯、人工神經網絡、遺傳算法和專家系統(tǒng)所具有的特性(自學習、自組織、自識別)集中于交流伺服控制器上,設計出不依賴于對象模型的智能控制器,這是智能化交流伺服系統(tǒng)的基礎。</p><p> (3)操作方便。在操作方面,利用多媒體技術,增加觸摸屏操作
11、功能及語音提示功能,使系統(tǒng)的使用更加方便。</p><p> (4)加工信息獲取的自動化。在加工信息獲取方面,往上實現CAD/CAM/CNC一體化,使復雜工作的加工更加容易;往下增加實物映身加工功能,實現無程序數控加工。</p><p> (5)功能先進。一方面采用新型現場總線聯網技術,增加網絡實時控制功能,使數控機床可以方便地組成生產線,由中央計算機進行統(tǒng)一管理和控制,提高機床的運行
12、效益,在此基礎上,還可進一步構成FMS和CIMS;另一方面采用位姿自適應控制功能,使單件小批量工件加工時,無須采用精密夾具或進行人工找正,提高加工過程的敏捷性。</p><p> (6)模塊化開放式結構。系統(tǒng)軟件及硬件均采用模塊化開放式結構,不僅使系統(tǒng)配置靈活,可適用于車床、銑床、鉆床、磨床、加工中心及電加工機床等各類設備,而且還使系統(tǒng)易于擴充功能和升級。 </p><p> 2.
13、智能數控系統(tǒng)技術研究開發(fā)預測</p><p> (1)研究開發(fā)的增長率。通過“八五”攻關,我國數控技術,特別是其核心技術棗數控系統(tǒng)已進入新的發(fā)展階段,已經由引進、消化吸收進入了自主開發(fā)的新階段,為智能數控系統(tǒng)技術的研究打下了技術基礎。該技術的研發(fā)費用的年增長率在10%以上。</p><p> (2)社會條件制約。由于存在條塊分割、行業(yè)隔閡等問題,使國家對智能數控系統(tǒng)研究、生產組織與協(xié)調
14、能力受到削弱,致使國家宏觀調控效果不佳,由此造成智能數控系統(tǒng)在研究開發(fā)上,技術力量分散,進而在一定程序上妨礙了智能數控系統(tǒng)的健康發(fā)展。 </p><p> (3)經濟條件制約。國家在智能數控方面的投入較少,缺乏相應的技術規(guī)范和發(fā)展目標,這對智能數控系統(tǒng)的發(fā)展產生了不利影響。</p><p> (4)實用化的時期預測。由于智能數控系統(tǒng)技術中的關鍵技術還需進一步研究和完善,因此智能數控系
15、統(tǒng)技術實用化大約在2005年。</p><p> 3.智能數控系統(tǒng)技術發(fā)展的突破點</p><p> 智能數控系統(tǒng)技術發(fā)展的突破點是高精度智能化交流伺服系統(tǒng)的研制,它的智能水平決定了數控系統(tǒng)的控制精度,是提高數控機床加工精度的關鍵技術。</p><p><b> 4.市場預測</b></p><p> 智能數控系
16、統(tǒng)技術是先進制造技術的核心,關系到國家戰(zhàn)略地位和綜合國力的水平,其市場前景廣闊。預計到2010年,國產數控機床在國內市場的占有率將達到50%,其中智能數控機床占20%。</p><p> 四、規(guī)劃發(fā)展項目建議</p><p> 1.智能數控系統(tǒng)技術在國外的發(fā)展現狀及趨勢</p><p> (1)智能數控系統(tǒng)技術的關鍵技術棗高性能智能化交流伺服系統(tǒng)的研究和開發(fā)應
17、用已引起國內外的高度重視。國外已經開發(fā)研制了通用的變頻器和高性能產品,許多類型的高精度交流伺服系統(tǒng)已成功運用到數控機床位置控制及電氣傳動執(zhí)行機構中,國內在這方面的研究處于比較低的水平,實用化與國產化水平較低,沒有形成相應的產品系列,無法滿足工業(yè)的需要,仍有待進行深入的研究。其發(fā)展趨勢是研究高精度、高可靠性、快響應的智能化交流伺服系統(tǒng)的控制理論方法與檢測技術。 </p><p> (2)智能數控系統(tǒng)技術發(fā)展的
18、一個顯著特點是基于工業(yè)PC機的開放式數控系統(tǒng)的出現。工業(yè)PC機以高性能、低價格、高可靠性和開放的結構進入數控系統(tǒng)領域,使數控系統(tǒng)更具開發(fā)能力,更能實現高精度加工,提高分辨率,改善伺服跟蹤系統(tǒng),控制功能更可靠,而價格則大幅度下降。因此,近年來基于工業(yè)PC機的數控系統(tǒng)成為熱點開發(fā)的課題。國內外各大數控公司都致力于開發(fā)新型開放式數控系統(tǒng)。</p><p> 發(fā)展趨勢是進一步研究可靠性、實時性等一系列問題,為全開放式智
19、能數控系統(tǒng)產品走向市場鋪平道路。</p><p><b> 2.規(guī)劃目標及重點</b></p><p> 在以下領域有較大創(chuàng)新和發(fā)展,其中有的領域接近或達到國際先進水平。</p><p> (1)復雜交流伺服控制系統(tǒng)的傳感器信息融合處理技術,解決復雜的信息獲取,提高伺服系統(tǒng)的控制精度。</p><p> (2)高
20、精度數字伺服系統(tǒng)的協(xié)調優(yōu)化、自學習、自組織及自識別的控制方法。</p><p> (3)研制具有快響應、高精度、魯棒性、高可靠性及智能化性能的交流伺服驅動系統(tǒng)。</p><p> (4)實時性的保證問題的研究。實時性指系統(tǒng)的數據處理速度能滿足伺服驅動的要求,由于數控系統(tǒng)在位置控制時對控制時間滯后性相當敏感,所以對智能數控系統(tǒng)的實時性要求相當高。</p><p>
21、 (5)高速網絡技術研究。為實現智能數控系統(tǒng)各組成部件之間的開放化,必須實現各部件的接口標準化。伺服驅動的接口主要以網絡型接口形式為主。為保證數控設備的伺服控制性能,用于高速伺服的通信網絡及接口技術是智能數控系統(tǒng)的重要技術。</p><p> (6)軟件開發(fā)問題研究。長期以來,CNC積累了大量的實用軟件,將這些軟件在開放式的工業(yè)PC機環(huán)境下重構或移植是一個值得研究的問題。同時應充分利用現有PC機的軟、硬件資源
22、進行智能數控系統(tǒng)的開發(fā)和應用。</p><p> 3.智能數控系統(tǒng)技術主要研究內容</p><p> (1)建立一種交流伺服系統(tǒng)的混合知識模型。</p><p> (2)研究新的快速辨識、優(yōu)化和自學習控制算法。</p><p> (3)具有自適應、自學習功能的最優(yōu)魯棒伺服控制。</p><p> (4)高精度
23、數字伺服系統(tǒng)協(xié)調控制。</p><p> (5)多傳感器信息融合的自動檢測與自動識別。</p><p> (6)高精度與多軸以上聯動加工。</p><p> (7)開發(fā)基于CAN總線的新型網絡數控系統(tǒng)。</p><p> (8)實現CAD/CAM/CNC一體化,能對三維曲面進行現場造型、編程、修改和數控加工。 </p>
24、<p> (9)實現多任務的并行處理。在數控機床加工的同時,用戶還可以在系統(tǒng)上進行幾何造型和數控編程。</p><p> (10)與可編程邏輯控制器配套,為系統(tǒng)完成刀庫管理、主軸管理等復雜的邏輯控制功能提供保證。</p><p> 智能數控系統(tǒng)技術是先進制造技術中最重要的基礎技術,它具有高可靠性、高控制精度、使用方便、加工信息獲取自動化、功能先進以及模塊化開放式結構等特點
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