隨著集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和人們對加工效率與加工質(zhì)量要求的日益提高．在生產(chǎn)加工的過程當(dāng)中需要加以控制的過程或?qū)ο笠簿腿遮厪?fù)雜．此外加工過程和加工對象所處的環(huán)境也有多變的趨勢，許多過程都其有顯著的非線性和不確定性，經(jīng)典的反饋控制技術(shù)對了二此類過程顯得無能為力。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和社會的不斷進(jìn)步，出現(xiàn)了一種新型控制技術(shù)——自適應(yīng)控制技術(shù)。智能控制技術(shù)是生產(chǎn)工程韻前沿技術(shù)，智能自適應(yīng)數(shù)控加工是智能自適應(yīng)控制技術(shù)的分支技術(shù)．如果數(shù)控加工技術(shù)能夠邁向更高的層次，自適應(yīng)數(shù)控技術(shù)是數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展的必然選擇。

1 自適應(yīng)系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

　　1.1 “自適應(yīng)加工”技術(shù)——零件快速裝夾新概念

　　“自適應(yīng)加工”是在近30年的加工和檢測經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上推出的一個(gè)新的零件快速裝夾的解決方案。通過4自適應(yīng)加工”解決方案可以幫助機(jī)床操作人員在幾分鐘內(nèi)快速準(zhǔn)確地進(jìn)行工件的重復(fù)裝夾定位，將工件的加工余量與數(shù)控加工刀路對齊，而以往則需要幾個(gè)小時(shí)．因而能為機(jī)械加工過程節(jié)省大量生產(chǎn)成本，縮短重復(fù)裝夾時(shí)間，減少機(jī)器空閑時(shí)間、提高成品率，大大提升現(xiàn)有的生產(chǎn)力。“自適應(yīng)加工”簡化了工序，還可以在加丁前對未知毛坯形狀進(jìn)行判斷和對零件進(jìn)行修復(fù)。

　　1.2 層切法中自適應(yīng)刀軌規(guī)劃方法

　　在已有的粗加工方法中，南于“型面加工”方法機(jī)構(gòu)復(fù)雜，且在加工中存在大量的空走月現(xiàn)象，園而切削效率低。目前，層切法是等高面法中較為有教的一種方法。由于層切法在模其粗加工具有粗加工后余置小、速度快、對數(shù)控機(jī)床的性能要求較低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用層切法進(jìn)行模具加工已經(jīng)成為模具數(shù)控粗加工的熱點(diǎn)方向，但在目前所提出的方法都是關(guān)丁模型分層及刀位軌跡生成的方法。在如何減少粗加工余量和縮短加丁周期方面則缺乏更滌入的研究。另外，目前已有柏計(jì)算機(jī)輔助南Ⅱ造軟件．在模具粗加工上也缺少刀軌優(yōu)化方面的內(nèi)容。

　　1.3 高速數(shù)控加工速度的自遭應(yīng)控制

　　隨著訓(xùn)算機(jī)訓(xùn)算速度的提高和升放式CNC系統(tǒng)的發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的功能越來越豐富，一些相對復(fù)雜的自適應(yīng)算法相繼在數(shù)控加工系統(tǒng)中得到應(yīng)用，從而使得數(shù)控加工速度和精度也在不斷的提高。機(jī)床在高速的運(yùn)行過程中，要求數(shù)控系統(tǒng)對機(jī)床進(jìn)行平滑的控制，以避免產(chǎn)生較大的沖擊而影響零件的加工質(zhì)量．保護(hù)機(jī)床的避給系統(tǒng)。多程序段運(yùn)動速度的平滑處理能有效地減少加工時(shí)對機(jī)床產(chǎn)生的沖擊，提高數(shù)控加工的速度和加工精度。

2 自適應(yīng)數(shù)控的國內(nèi)外研究概況及發(fā)展動態(tài)

　　2.1 智毹直適應(yīng)數(shù)控的國外研究概況疑發(fā)屣動態(tài)

　　自適應(yīng)控制最初是由于飛機(jī)飛行自動駕駛的需要而發(fā)展起來的，當(dāng)時(shí)的自適應(yīng)控制系統(tǒng)以變增益導(dǎo)航儀為代表，其主要目的是減少飛行事故。自適應(yīng)控制系統(tǒng)包括模型參考自適應(yīng)控制和自校正控制兩個(gè)分支。模型參考白適應(yīng)控制足由美國MIT的Wither教授于19s8年首先提出來的，稱之為MIT方案；這是’種基f局部參數(shù)攝優(yōu)理論的設(shè)計(jì)方法，為自適應(yīng)控制理論向?qū)嶋H應(yīng)用過渡邁出了重要一步。但該方法存在一個(gè)嚴(yán)重問題，即不能保證其穩(wěn)定性。1966年P(guān)arks 首先利用李亞普諾夫穩(wěn)定性理論設(shè)計(jì)模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)。1958年Kalman首次提出了自校正思想，首次使用最小二乘估計(jì)CARMA模型的參數(shù)，然后計(jì)算最優(yōu)控制器參數(shù)。1970年P(guān)eterka改進(jìn)了KaIman的方法．可直接估計(jì)控制器參數(shù)。1973年Astrom和Twittcnmark從理論上證明了自校正稠節(jié)的最小方差性質(zhì)，并提出了簡單的計(jì)算方法，奠定了STR的基礎(chǔ)。1975年Ctam和Gawthrop又引入廣義最小方差目標(biāo)，在目標(biāo)函數(shù)中引入加權(quán)控制項(xiàng)，解決了非最小相位控制間廂，將STR擴(kuò)展為臼校正控制器(STC)。1977年Aostrom等論證了STR的收斂性、穩(wěn)定性和漸近性。在此基礎(chǔ)上，1979年Wellstead，1980年Aostrom和Wittenmark又相繼提出了零極點(diǎn)配置STR和STC。

　　自適應(yīng)控制經(jīng)過40多年的發(fā)展．無論足在理論上還墾在應(yīng)用上都取得了很大的進(jìn)展．特別是近年來，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速技展．超大規(guī)模集成IC、單片微處理器制造技術(shù)的快速進(jìn)步，為自適應(yīng)控制技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件。白適應(yīng)控制不但在飛機(jī)控制，導(dǎo)彈控制、過程控制、電力拖動等方面得到廣泛應(yīng)用，蚓樣也在金屬工藝加工過程得到廣泛的應(yīng)用．并且取得了很好的被果。

　　2.2 國內(nèi)智能自適應(yīng)數(shù)控技術(shù)的研究動態(tài)

　　我國對智能自適應(yīng)數(shù)控加工技術(shù)的研究開發(fā)起步較晚。1979年清華丈學(xué)在國內(nèi)率先對銑削過程的功率約束自適應(yīng)控制進(jìn)行了試驗(yàn)性研究。1980年上海交通太學(xué)對以扭矩為約束茸標(biāo)的數(shù)控車削自適應(yīng)控制進(jìn)行了試驗(yàn)研究。1983年北京航竄航天大學(xué)研制出銑床的微機(jī)自適應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)町根據(jù)實(shí)測的辛軸電機(jī)電樞電流來確定主軸力矩。1989年西安交通大學(xué)研制了用TP 801單扳機(jī)作為自適應(yīng)控制器的恒功率、恒扭矩的最優(yōu)自適應(yīng)控制系統(tǒng)。1993年哈爾濱工業(yè)大學(xué)對鉆床和銑床的恒功率自適應(yīng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了較系統(tǒng)的分析，并研制出一套實(shí)用的功率檢測系統(tǒng)。1998年華中理丁大學(xué)研制成功恒切削的自適應(yīng)數(shù)控銑削加工系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分利用智能控制論對時(shí)變非線性系統(tǒng)建模的局限性，為智能自適應(yīng)敬控加工前實(shí)孺億提供了理論途徑，但凌研究成果目前存在一個(gè)致命弱點(diǎn)，即測打傳感器對加工工件尺寸及切削山的要求非常嚴(yán)格而且所用測力傳感器造價(jià)昂貴。

3 智能自適應(yīng)加工存在的問題

　　(1)構(gòu)成部件價(jià)格昂貴

　　目前在智能自適應(yīng)數(shù)控研究中采用的測力裝置測力儀主要依賴進(jìn)口，價(jià)格卜丹昂貴。

　　(2)信號的靈敏度不夠

　　信號的不敏感性和滯后性給信號的分析處理帶來了』定難度，這有待于利用時(shí)間序列的預(yù)報(bào)控制理論予以解決。

　　(3)自適應(yīng)算法的適應(yīng)性不夠全面

　　目前的自適應(yīng)算法的應(yīng)用研究主要同限了：線性、時(shí)不變性和確定性系統(tǒng)(經(jīng)過簡化)，而般情況下，實(shí)際機(jī)床都是一定程度的非線性(如粘性摩擦)、時(shí)變性(如系統(tǒng)增益隨加工時(shí)間變化)和不確定性，因此簡化后的自適應(yīng)算法無法達(dá)到實(shí)際的加工控制要求。

　　(4)實(shí)時(shí)性控制問題

　　外掛式的自適應(yīng)控制系統(tǒng)可利用附加的微機(jī)進(jìn)行并行計(jì)算．在實(shí)時(shí)性}不存在障礙：但數(shù)控系統(tǒng)的智能白適應(yīng)控制由于信號分析以及控制優(yōu)化都將占用插補(bǔ)時(shí)間，因此需要解決其實(shí)時(shí)性問題。

4 結(jié)束語

　　隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高，應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)在數(shù)控系統(tǒng)能檢瀾4過程中些重要信息，并自動調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的。我們應(yīng)該依據(jù)成熟的自適應(yīng)控制理論，進(jìn)一步研究適用數(shù)控系統(tǒng)，特別是高速數(shù)控的集成自適應(yīng)控制系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)自適應(yīng)控制真正走向?qū)嵱玫闹匾ＷC