Lý thuyết chi tiết về quá trình như trên cho phép ngưởi thiết kế quan tâm nhiều hơn đến kỹ thuật mờ, kỹ thuật cao hơn một cấp so với CNC, để đạt
5.5 Thuật tốn mờ áp dụng cho giai đoạn cuối của phay
Những thí nghiệm gần đây đã minh chứng tính ưu việt hơn hẳn của kỹ thuật mờ so với kỹ thuật kinh điển đối với việc điều khiển lực cắt trong giai đoạn cuối của phay. Khơng cịn nghi ngờ gì nữa, so với kỹ thuật kinh điển, kỹ thuật mờ giúp giảm thời gian gia cơng. Hơn nữa, đáp ứng nhẹ nhàng hơn so với điều khiển tuyến tính trong khi cho cùng một chất lượng bề mặt sau gia cơng.
Điều khiển mờ của ta dưới đây cũng mang tính kinh điển. Máy tính kiểm sốt trực tiếp các hoạt đơng của cơ cấu chấp hành. Để làm điều này, một cách đơn giản và hiệu quả là thiết kế việc thực hiện 3 nhiệm vụ cơ bản trong thời gian thực: mờ hĩa , lập luật hợp thành mờ và giải mờ
Với trường hợp của ta:
VT= [∆F ∆2F] ; uT=[∆ f ∆s] (5-1)
Trong đĩ, những biến đầu vào gồm: sai lệch của lực cắt (∆F) và sự biến thiên sai
lệch của lực cắt theo thời gian (∆2F), biến được điều khiển bằng tay là lượng chay
dao và tốc độ quay trục mang dao (∆f và ∆s xem là phần trăm của giá trị cài đặt
ban đầu vào máy CNC).
Tốc độ quay(s) và lượng ăn dao(f) được dùng một cách đồng thời như là những biến
tác động vì chúng tạo ra đáp ứng của hệ thống tức quyết định hệ thống làm việc tốt hay khơng tốt, chúng cũng làm tăng tốc độ cắt.
Chúng ta hãy xét qui tắc hợp thành bằng phát biểu nối vế trước và vế sau một cách hợp lý như sau:
IF ∆F dương AND ∆2F dương THEN ∆f dương lớn AND ∆s âm lớn
Đặc tính tĩnh của điều khiển mờ theo cấp được mơ tả như trong hình 5.3:
HÌNH 5.3 ĐẶC TÍNH TĨNH CỦA ĐIỀU KHIỂN MỜ PHÂN CẤP
Trong đĩ input là sai lệch lực cắt và sự biến thiên sai lệch lực cắt theo thời gian, output là sự thay đổi lượng ăn dao và tốc độ quay.
Như đã thấy ở trên, các đại lượng được rời rạc hĩa với số điểm rời rạc là hữu hạn theo luật hợp thành cĩ cấu trúc MIMO. Đặc điểm cơ bản của khái niệm mờ là mơ phỏng quyết định giống con người và tạo ra những giá trị output mờ dựa trên những nguyên tắc suy luận mơ.ø
Qui tắc hợp thành Prod là một trong những qui tắc hợp thành quan trọng nhất: A→B = A * B =R , R=p i i R 1 = (5-2)
Trong mỗi mệnh đề hợp thành ta cĩ : Ri=Ai * Bi với i = 1 . . . p trong đĩ Ai
và Bi là mệnh đề điều kiện và mệnh đề kết luận ứng với mệnh đề hợp thành thứ i, p là số mệnh đề hợp thành, Ri là giá trị mờ ngõ ra cĩ được từ nguyên tắc hợp thành Prod cho mệnh đề thứ i. Luật hợp thành được dùng ở đây là
Sum-Prod vì cho kết quả chính xác nhất.
Phương pháp giải mờ được chọn là phương pháp điểm trọng tâm: ∆s = ∑ ∑ ∆ ∆ ∆ i I R i I I R S S S ) ( x ) ( µ µ (5-3) ∆f = ∑ ∑ ∆ ∆ ∆ i I R i I I R f f f ) ( x ) ( µ µ (5-4) Trong đĩ ∆f và ∆s là giá trị rõ của các ∆fi và ∆siứng với các giá trị rõ đầu vào ∆Fi , ∆Fi , µR (∆fi) và µR(∆si) là hàm phụ thuộc phù hợp với luật
hợp thành R.
Hình 5.4 Sơ đồ ứng dụng điều khiển mờ phân cấp
Các giá trị tham khảo(s*) và (f*) được tạo ra trực tiếp từ bộ điều khiển và được thực hiện bởi máy tính, máy tính thu thập những giá trị thực cũng như giá trị lực cài đặt(Fr) và giá trị lực đo được(F).
Tại lần lấy mẫu thứ k, sai số lực cắt và sai số ban đầu được tính như sau:
∆F(k) = Fr – F(k) (5-5)
∆2F(k) = ∆F(k) - ∆F(k-1) (5-6) Một hàm bù phi tuyến được tạo ra sau khi bộ điều khiển mờ theo cấp hồn thành việc giải mờ, giá trị tuyệt đối của sai số (/∆F/) dùng làm
chuẩn. Dạng hàm này đã được thí nghiệm cho những dạng hàm khác và đã cho những kết quả tuyệt vời. Việc dùng hàm bù đã làm độ chính xác tăng, đáp ứng của hệ thống nhẹ nhàng hơn.
Hàm được mơ tả như sau:
GC = K1/∆F(n)/ + K2 (5-7)
Với K1, K2 là hằng số, n = 3k
Tính hữu ích của hàm bù cịn được tăng thêm nhờ kết quả giải mờ tại mỗi lần lấy
mẫu (∆f(k), ∆s(k)), điều này cho phép ta tính được tác động sau cùng áp dụng cho
máy CNC.
∆f*(k) = GC ∆f(k) (5-8)
∆s*(k) = GC ∆s(k) (5-9)
Sau cùng, f* và s* được tính tốn và gởi đến máy CNC. Nguyên tắc điều khiển được
dùng được xác định bởi cơng thức dùng để tính tác động cuối. Ở đây ta dùng luật điều khiển PI:
f*(k) = f(k-1) + ∆f*(k) (5-10)
s*(k) = s(k-1) + ∆s*(k)
Cĩ nhiều phương pháp dùng kỹ thuật mờ để thay đổi đặc tính đồ thị và sơ đồ thích nghi để kiểm sốt lực cắt, nhưng tất cả các nhà nghiên cứu về lĩnh vực này đều nhận thấy những bất lợi thực tế:
Giá thành và độ tin cậy của cảm biến lực. Cảm biến dịng đặt tại trục động cơ minh cho sự khĩ khăn và giá thấp
Tính tưong thích với các nhà sản xuất CNC. Sơ đồ thích nghi tồn tại một bất lợi: mỗi nhà sản xuất CNC cĩ một thuật tốn, cấu trúc và ngơn ngữ lập trình riêng , do đĩ làm tăng tính phức tạp của việc áp dụng giản đồ thích nghi. Kỹ thuật điều khiển mờ theo cấp tương thích với mọi hệ thống CNC-PLC, tạo sự đa dạng và phong phú cho giản đồ mạch.