木材铣削加工模糊控制的计算机仿真研究

【摘要】： 本文主要从模糊控制的角度出发，对木材铣削加工在线控制系统进行了仿真研究。本文首先查阅了国际国内木材铣削、模糊控制及计算机仿真研究诸方面文献，提出将模糊智能控制手段应用于木材铣削加工系统，以便于提高木材加工精度，提高经济收益；其次，分析了木材铣削加工系统的性能特征，提出了简化的系统模型，铣削加工在线控制系统是一个复杂系统很难建立其精确的数学模型，适用于模糊控制，并且根据已有的实验数据总结出有关木材铣削加工系统的加工经验数据；然后，对本系统进行了模糊控制器设计，此模糊控制系统是单输入-单输出系统，输入变量为实测粗糙度与理想粗糙度之误差，输出变量为控制量电压u，可根据u调节系统电机转速，从而确定进给速度，加工出理想的工件表面粗糙度。模糊控制器采用的是二维结构设计，根据专家经验确定系统的输入、输出隶属函数及模糊控制规则，并离线计算出系统模糊查询表。在设计的模糊控制器基础上，利用工程软件MATLAB分别采用命令方式、S函数及FIS GUI方式对木材铣削加工模糊控制系统进行了动态仿真研究，得出了动态仿真曲线，从中可以看出模糊控制系统超调量小，上升时间短，稳定时间快等。最后，主要运用了动态仿真工具SIMULINK对各种控制手段如PID、模糊、模糊自调整、模糊PID运用于铣削加工系统进行了动态仿真、分析与比较，得出了如下结论：FUZZY控制可以使系统输出比较平滑快速，没有超调出现，但因规则和隶属函数在选取时考虑了抗干扰性，故有稳态误差，并可能在稳态值附近上下波动；在鲁棒性方面，由于FUZZY规则类似于人的思维，而且隶属函数值分布是按照原先的经验确定的，所以有较强的鲁棒性；FUZZY控制系统的抗干扰性也较好。模糊控制是一种仿人工控制，它需要一定的经验，所以在系统控制中往往和其它控制方法结合起来使用。由于有些理论方面的问题，它还不很成熟，但它是今后发展的主方向，并且随着理论研究的深入发展，模糊控制将在工业控制中起到更重要的作用。