加工过程数控心得_数控加工的心得体会
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《加工过程数控》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
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
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，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：①连续模拟数据；②离散二进制数据；③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:①可靠性要求高；②控制实时性要好；③与生产过程的接口优良；④对环境的适应性强；⑤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
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）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
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
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。
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