面向软性磨粒流加工的模糊控制系统的研究

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软性磨粒流无工具精密加工过程中,温度会随着加工的进行逐渐升高,进而导致磨粒流流体粘度的变化,粘度的变化导致软性磨粒流加工工件表面加工效果不均匀。针对此问题,本文提出一种方法,通过设计一套面向软性磨粒流加工的模糊控制系统来调节流速,从而补偿温度变化而导致的不利影响,提高工件表面的加工均匀度。本课题主要工作如下:(1)基于可实现κ-ε湍流模型与粘性流体力学相关理论,建立了软性磨粒流加工的数学模型。以CFD分析软件对直流道内的软性磨粒流流动进行模拟仿真,主要针对工件表面近壁区进行湍动能和动压力的分析。通过相同流速下不同温度的仿真对比分析,分析温度变化对工件表面湍动能和动压力分布的影响,通过相同温度下不同流速的仿真对比分析,分析流速对湍动能和动压力分布的影响。综合分析前面的仿真,作出温度-最优速度曲线,拟合出温度-最优速度公式,为后文的流速调控提供理论依据。(2)根据软性磨粒流加工的特点,对面向软性磨粒流加工的模糊控制系统中的模糊控制器进行了设计,其主要包括:模糊控制器结构的设计,输入输出量的选择,模糊论域的确定,模糊语言变量的选择,隶属度函数的设计和模糊控制规则的设计。利用MATLAB中的Simulink模块对模糊控制器和模糊控制系统进行了模拟仿真,根据仿真结果对模糊控制的设计进行修改与完善。(3)对面向软性磨粒流加工的模糊控制系统进行了硬件设计和软件设计,并且搭建了控制平台和实验平台。进行软性磨粒流流速调控加工实验,对控制性能进行测试,对加工效果进行验证。实验结果表明:与未进行流速调控的工件相比,通过流速调控后,工件表面加工均匀度大幅地提高,这证明本文的设计是有效可行的。
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