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雕模放電加工機的模糊控制 指導老師：陳沛仲 組 別：第22組 姓 名：溫慶宗 19212009 王吉田 19212046 1 大綱 前言 放電加工 適應控制 模糊控制 在放電加工機上的運用 模糊控制放電加工機的結構 控制性能的評價 2 前言 素有模具加工母機之稱而廣為採用的雕模 放電加工機，由於與切削加工比較，顯得 加工速度緩慢，而且作業時間長久，因而 對如何提高加工效率及自動化之要求極為 殷切。這裡僅就施行此項適應控制觀點來 敘述放電加工機的概要，同時採用模糊控 制，來替代熟練的操作員層次，而可提高 適應控制功能的『模糊控制放電加工機』 。 3 放電加工 放電加工法簡稱EDM加工法，係利用加工用電 極工具和被加工物之間隙中有雙電性加工液，加 入電壓後，加工液中的自由離子因而排列成一細 橋式的通路，使電極與工件之間產生電場，形成 一離子道而引發電弧柱，並以8000℃~12000℃ 的高溫，將被加工物之表面層除去，工件與電極 經許多次放電後，表面變成為有一定間距且外型 相互一致之陰陽兩面，而達成所需求之結果。 4 放電加工機的控制 放電加工方面，有3項非常重要： (1) 滿足精加工表面粗度。 (2) 避免損傷工件的電弧放電而可持續穩 定的加工狀態。 (3) 加工儘可能快速。 5 圖1 顯示放電加工的控制系統。 6 適應控制 放電加工過程由於隨著加工的進行，會有複雜的 變化，若僅就以應付外擾輸入為目的的固定回饋 控制，就難保穩定的重複放電。於此，為適應加 工狀態而變更加工條件，以達接近最佳加工狀態， 而實行適應控制。 適應控制可說是為達到某個評價函數(誤差函數) 至極限值或設定值而可修正可調整系統的變數。 目前主要是以檢出量與操作量之間的統計關係來 求得適應法則。 7 模糊控制 「稍大些」「幾乎為零」這樣字眼意思或 概念的曖昧模糊理論，早於1965年由美國 California大學的Zadeh教授提出模糊集合 中出現，而後擴充理論，使其更加完整， 建立起模糊理論的骨架。 8 模糊理論在控制方面的應用 非線性函數的記述工具 以模糊集合記述輸出入部分空間，可藉IF~THEN~形式 的模糊規則，來記述這些之間的關係，並把此項關係以 模糊推論合成之。 人機介面的改革 由於採用模糊集合可以處理定性的表現，因此與專家或 使用者的親和姓良好，對於Know-how的蒐集、操作性 的改善等等，實具效果。 知識庫的分離 非模糊控制固有的方式，就專家系統而言，事先規定知 識記述形式的骨架，而後再把知識庫分離出來，可使知 9 識在保存上較容易。 在放電加工機上的運用 熟練操作員的操作 模糊控制放電加工機的結構 10 熟練操作員的操作 熟練的操作員一般是指操作對象的放電加工過程 之基本模式或歷經多少成功、失敗實力作為根據 的經驗知識，而擁有加工know-how者。 著眼操作的知識特性可以獲知熟練操作員因擁有 豐富的經驗知識，對於本身所體驗控制對象的狀 態，以充分認知成為定性的狀態，再視其認知狀 態，決定較單純的操作量。 11 迴避不穩定加工操作上，具有以下特徵： 認識放電加工狀態的不穩定程度，然後再按其狀 態，決定迴避量操作。 放電加工狀態的不穩定程度，係以加工中的電極 位置、加工電流值、示波器上的電壓波形等訊息 為根據，透過甚多的經驗知識來決定。 當加工呈現不穩定時，就會按所認知的不穩定程 度，藉比較單純的規則，改變電極定時上拉量、 或外加電壓的休止時間等項目。 12 模糊控制放電加工機的結構 圖2 為根據上述熟練 操作員的特質，以信 號處理部、認識部、 操作量決定部及知識 庫部，組成模糊控制 器的方塊圖。 13 對於認識部來說，透過記述所認識加工狀 態的不穩定程度而得到經驗知識的模糊規 則，與信號處理部獲得的情報，藉模糊推 論來認識加工狀態的良否。其次，就操作 量決定部而言，按其認識的結果，藉公式 化的規則或判斷表來決定操作量。 14 與傳統的適應控制比較，具有以下兩點不同： (1)由多數的狀態量，判斷加工狀態是否良好 好，是具有綜合決定適當操作量的機構。 (2)雖然利用熟練操作員認識電極的運動狀態， 但加入傳統適應控制所無的狀態量。 15 控制性能的評價 如圖3 所示，是以圓 桿狀電極加工工具鋼 時的加工速度比較結 果。 16 結論 放電加工過程是具有強烈的隨機性與複雜性，以 往進行適應控制，但終究只能達熟練操作員輔助 的層級。若以熟練操作員的操作為依據，使用模 糊控制方法，可以實現取代熟練操作員層次。而 達到最佳的加工效果。 以後將朝所需知識的保存簡單化，而且進行收集 使用者know-how可自動化為目標的學習型適應 控制器前進發展。 17 參考資料 機械月刊第二十一卷第八卷， 雕模放電加工機的模 糊控制 放電加工，董光雄，復文書局，1994 18