Нечеткое параллельно-конвейерное устройство и способ управления термоэлементом

摘要

Цель исследования. Увеличение быстродействия работы нечеткого параллельно-конвейерного устройства, основанного на новом способе управления термоэлементом. Методы. В процессе обработки изделия на оборудовании с ЧПУ возникает нагрев режущего инструмента и поверхности обрабатываемых деталей. Термические деформации снижают качество обработки поверхности заготовки. Для компенсации температурных деформаций используются различные методы: распыление смазочно-охлаждающей жидкости, охлаждение сжатым воздухом. Авторы предлагают использовать устройство для управления охлаждением, реализованное на термоэлементе Пельтьв и ПЛИС семейства Spartan 3E. Для управления термическими погрешностями необходим постоянный контроль, при этом системы управления строятся на моделях искусственного интеллекта. Вследствие того, что входные переменные носят неопределенный характер, в работе используется нечеткая логика, которая позволяет описывать взаимосвязь между входными и выходными параметрами. Результаты. Для вычисления значения силы тока, которое зависит от изменения входных параметров, разработана нечеткая математическая модель. Временные тесты, проведенные на частоте 50 МГи, показали, что для вычисления силы тока по разработанной математической модели требуется 380 нс. Для повышения быстродействия нечеткая математическая модель реализована на базе ПЛИС Spartan 3E. В работе была предложена универсальная формула для преобразования ток-напряжение. Результаты тестов показали, что расчет напряжения осуществляется за 190 нс. Было установлено, что устройство для управления термоэлементом выдает управляющий сигнал в течение 570 нс. Заключение. В статье представлено устройство для управления температурным режимом в зоне обработки изделия. В данном устройстве управление термоэлементом осуществляется с помощью генератора тока, реализованного на операционном усилителе и биполярном транзисторе. Для того, чтобы на исполнительные механизмы станка с ЧПУ поступал сигнал напряжения, авторами разработано устройство для преобразования ток-напряжвние, реализованное на ПЛИС. Для вычисления значения силы тока, которое зависит от изменения температуры в зоне резания, была разработана нечеткая MISO-модель. Проведенные временные тесты позволили установить, что быстродействие разработанного устройства в несколько раз выше имеющихся аналогов.