基于模糊規(guī)則的數(shù)控機(jī)床安全防護(hù)門(mén)智能化研究

李智敏 宮立達(dá) 許俊杰

摘要：針對(duì)數(shù)控機(jī)床安全防護(hù)門(mén)的非智能化導(dǎo)致操作存在安全隱患及對(duì)生產(chǎn)過(guò)程全智能化的影響，本文采用模糊規(guī)則的智能控制手段對(duì)其進(jìn)行仿人智能性判斷，采用PLC對(duì)控制驅(qū)動(dòng)的氣壓系統(tǒng)進(jìn)行操控，使得數(shù)控機(jī)床的安全防護(hù)門(mén)最終達(dá)到具有智能化的目的。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;防護(hù)門(mén);模糊規(guī)則

中圖分類(lèi)號(hào)：TG68? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1007-9416（2019）02-0000-00

1 研究意義

數(shù)控機(jī)床是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)裝備，數(shù)控機(jī)床的安全防護(hù)門(mén)在加工生產(chǎn)過(guò)程中起保護(hù)作用，目前，大多數(shù)的安全門(mén)采用手動(dòng)操作控制開(kāi)關(guān)，或是采用額外裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，而智能化的安全防護(hù)門(mén)目前研究較少。全自動(dòng)化生產(chǎn)線的日益增多，但安全門(mén)的非智能化使得數(shù)控機(jī)床的全自動(dòng)智能化無(wú)法實(shí)現(xiàn)。本文通過(guò)采用模糊控制使安全門(mén)具有智能判斷開(kāi)關(guān)門(mén)能力;選擇PLC控制驅(qū)動(dòng);用MATLAB進(jìn)行仿真驗(yàn)證。

2 智能控制方法分析選擇

智能控制應(yīng)用非常廣泛，遺傳算法對(duì)大數(shù)據(jù)樣本有較好的優(yōu)化能力;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有自學(xué)習(xí)特點(diǎn)，但算法復(fù)雜;模糊控制不依賴被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型。對(duì)比后本文采用模糊控制實(shí)現(xiàn)智能化。

3 模糊控制及仿真

根據(jù)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)工藝關(guān)于安全防護(hù)門(mén)的操作總結(jié)模糊規(guī)則。首先選取參數(shù)，判斷安全門(mén)如何智能開(kāi)關(guān)。對(duì)機(jī)床加工過(guò)程中模具位置的偏差編寫(xiě)模糊規(guī)則[2]。

3.1模糊控制器的輸入輸出變量

模糊控制器的輸人為偏差，偏差的變化率，、分別為偏差和偏差的變化率為經(jīng)過(guò)模糊化后的對(duì)應(yīng)的模糊變量。模糊控制器的輸出模糊變量為。

3.2輸入輸出變量的模糊化

位置偏差和偏差變化量及輸出量分別有7、5、7個(gè)模糊子集，模糊子集的隸屬度函數(shù)選用三角形，對(duì)、、進(jìn)行賦值。模糊語(yǔ)言為：負(fù)大、負(fù)中、負(fù)小、零、正小、正中、正大。

3.3建立模糊控制器的控制規(guī)則

根據(jù)機(jī)床加工過(guò)程中模具位置有較大偏差時(shí)，機(jī)床加工出現(xiàn)問(wèn)題，安全門(mén)需打開(kāi);當(dāng)位置偏差較小或?yàn)榱銜r(shí)，安全門(mén)不需打開(kāi)的工藝編寫(xiě)模糊規(guī)則，由規(guī)則可求出模糊關(guān)系矩陣，可根據(jù)模糊推理求出系統(tǒng)輸出[3]。模糊控制規(guī)則直接輸入到fuzzy模塊里。

3.4模糊控制仿真驗(yàn)證

在MATLAB搭建模塊，如圖1、2所示。仿真結(jié)果表明對(duì)安全門(mén)根據(jù)位置偏差設(shè)計(jì)模糊控制器設(shè)計(jì)的可行性。

4 PLC控制

本文采用PLC接收模糊控制器的輸出量（即控制量）來(lái)控制的氣壓傳動(dòng)為主、液壓傳動(dòng)為輔的儀器設(shè)備。由于安全門(mén)具有打開(kāi)、關(guān)閉兩種情況，所以功能圖采用選擇方式，采用三菱FX2N48MR芯片，F(xiàn)XGP編程軟件，對(duì)安全門(mén)開(kāi)關(guān)控制編寫(xiě)順序功能圖，然后通過(guò)軟件直接轉(zhuǎn)換成梯形圖。數(shù)控機(jī)床安全防護(hù)門(mén)的開(kāi)門(mén)關(guān)門(mén)通過(guò)PLC控制的氣壓傳動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，PLC調(diào)節(jié)量的大小由模糊控制傳過(guò)來(lái)的控制量決定開(kāi)關(guān)門(mén)防護(hù)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)采用具有智能的模糊控制及PLC的氣壓驅(qū)動(dòng)方式，理論上解決了數(shù)控機(jī)床的安全防護(hù)門(mén)的非智能化導(dǎo)致操作存在安全隱患以及對(duì)生產(chǎn)過(guò)程全智能化的影響，當(dāng)安全防護(hù)門(mén)具有智能化仿人開(kāi)關(guān)功能理論轉(zhuǎn)化為成果后，數(shù)控機(jī)床的全自動(dòng)化生產(chǎn)線的一部分將完善，從而節(jié)約成本，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]魏敬剛.數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用分析[J].南方農(nóng)機(jī)，2018（11）：128

[2]李智敏，顧波，孫和平.電弧爐電極調(diào)節(jié)的多模態(tài)控制策略模型劃分[J].北華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，10（10）：460-463.

[3]諸靜.模糊控制理論與系統(tǒng)原理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005：64-78.

[4]李智敏，宮立達(dá)，顧波，等.基于模糊規(guī)則的電弧爐三相電流解耦控制分析與研究[J].重型機(jī)械，2014（1）：84-86.

[5]宮立達(dá).MQ6025A磨床工作臺(tái)橫移系統(tǒng)的改造[J].裝備制造技術(shù)，2015（2）：121-122.

Intelligent Research of Safety Protection Doors for CNC Machine Tools Based on Fuzzy Rules

LI Zhi-min， GONG Li-da， XU Jun-jie

（Minnan University of Science and Technology，F(xiàn)ujian Province，Shishi Fujian? 362700）

Abstract：Aiming at the safety of the safety protection door of CNC machine tools， the safety hazard of the operation and the impact on the whole process of the production process are realized. In this paper， the intelligent control method of fuzzy rules is used to judge the human intelligence， and the pressure of the control drive is adopted by PLC. The system is controlled so that the safety door of the CNC machine tool finally reaches an intelligent goal.

Key word： CNC machine tool; safety protection door;fuzzy rule