基于模糊自适应控制的高速雕刻机改进雕刻机工作时，首先通过CNC接口接受上位机输入的数控代码，经控制器处理后以脉宽调制的方式控制直流伺服电动机转速，再通过带传动实现刀头移走。同时，由于雕刻机刀头及横梁有一定的质量，所以刀头在移走过程中由于惯性力的作用使雕刻机电动机的转速控制具有一定的非线性、时变性和随机性的特点。传统控制方法需要建立明确的控制模型，不适用于高速雕刻机电动机的随机转速控制。自适应模糊控制方法对复杂非线性随机控制系统具有较强的鲁棒性，所以笔者综合利用自适应模糊控制方法和PID控制原理对雕刻机电动机转速控制进行了改进。2控制器设计2.1模糊PID控制器结构模糊控制器是模糊控制的核心。雕刻机的自适应模糊控制器采用了二输入三输出的结构[2—4],控制器结构如图3所示。图中速度的偏差量e和偏差的变化率ec为输入量，PID控制器的比例系数偏差量Akp、积分系数的偏差量△kl和微分系数的偏差量△kd为输出量PID控制器中的控制参数kp、kl、kd由式(1)给出。kp=kp+Akpkl=kl+Akl(1)kd=kd+Akd式中kp、kl、kd是PID控制参数的初始数值。2.2隶属度函数隶属度函数描述了输入变量的论语与隶属度之间的映射关系，合理的隶属度函数定义是模糊推理可信的前提。雕刻机模糊控制系统根据前期手动测试数据模糊统计结果，将速度偏差量e和偏差量变化率ec的论语定义为e,ec=｛—6,—4,—2,0,2,4,6｝,对应的模糊子集为：e,ec=(NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB｝。输入变量采用了如图4所示的三角形隶属度函数。为便于片上编程和计算，输出变量Akp、z\kl和Akd亦采用了三角形隶属度函数，其模糊集上的论语为△kp、Akl>Akd=(—3,—2,—1,0,1,2,3),模糊子集为｛NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB｝。上述模糊子集中的元素分别表示负大、负中、负小、零、正小，正中、正大。2.3模糊决策模糊决策是基于模糊规则的推理过程，模糊规则一般在大量的实验基础上由专家系统给出[5—6]O由于模糊决策过程集成了专家的推理经验所以对雕刻机非线性转速控制表现出更好的鲁棒性。雕刻机自适应模糊推理规则在前期手动调整数据的基础上，结合专家推理经验建立了如表1所示的推理规则。上述推理规则采用“if—then”模糊描述语言形式如下：IFAANDBTHENU其三元模糊关系R=AXBXU,A>B和U分别是e、ec和控制器输出量模糊子集的向量表示。R若用模糊关系矩阵的形式加以表示，根据Mamdani推理方法可由下式获得模糊决策结论。u=((eXec)L)ToR(2)模糊推理得到的输出控制量u仍然是论语上的模糊子集，为得到控制量的确切值通常采用高度法、面积法和cNBNBNMNSZPSPMPBPB/NB/PSPB/NB/PSPM/NB/ZPM/NM/ZPS/NM/ZPS/Z/PBZ/Z/PBNMPB/NB/NSPB/NB/NSPM/NM/NSPM/NM/NSPS/NS/ZZ/Z/PSZ/Z/PMNSPM/NM/NBPM/NM/NBPM/NS/NMPS/NS/NSZ/Z/ZNS/PS/PSNS/PS/PMZPM/NM/NBPS/NS/NMPS/NS/NMZ/Z/NSNS/PS/ZNM/PS/PSNM/PM/PMPSZ/Z/NMPS/NS/NMZ/Z/NSNS/PS/NSNS/PS/ZNM/PM/PSNM/PM/PSPMZ/Z/NMZ/Z/NSNS/PS/NSNM/PM/NSNM/PM/ZNM/PB/PSNB/PB/PSPBZ/Z/PSNS/Z/ZNS/PS/ZNM/PM/ZNM/PB/ZNB/PB/PBNB/PB/PB重心法进行反模糊化。本系统采用重心法实现了控制量的反模糊化,重心法的表达式7果比较见表2。表2性能指标测试结果性能比较改进前±0.04±0.045.5改进后±0.02±0.027□0=EUu(ui)uii=l(3)定位精度/mm重复定位精度/mm平均移走速度/(n/min)yu(ui)Ei=lui为输出控制量论语上式中：Uu表示eXec的隶属度，的元素。43结语仿真及应用分析为评价自适应模糊控制方法改进后雕刻机进给系统的控制效率，本文对改进前后控制系统的性能进行了仿真。图5是利用matlab仿真平台得到的比对结果。本文利用DSP和自适应模糊控制方法对雕刻机控制系统进行了改进,解决了传统M/T测速方法存在的脉冲计数不准的问题，并通过模糊PID控制方法提高了控制系统的效率和鲁棒性。仿真和实践表明改进后的控制系统在定位精度和移走效率上均有所提高。该方法以较低的成本改善了雕刻机的控制精度和效率，具有较好的应用价值和市场前景。参考文献[1]厉虹，陈昊.基于TMS320F2812DSP的无刷直流电动机调速系统设.机床与液压，2009,37(8)：383-385.计口：[2]蓝益鹏，王雷.数控磨床永磁同步电动机直接驱动系统模糊控制的J]....
