【文章內(nèi)容簡介】 .......... 33 圖 43 PID 控制器的原理圖 ........................................................................ 35 圖 44 利用規(guī)則二修正 PID 參數(shù)前后系統(tǒng)的仿真圖 .................................... 36 圖 45 利用規(guī)則三修正 PID 參數(shù)前后系統(tǒng)的仿真圖 .................................... 37 圖 46 利用規(guī)則四修正 PID 參數(shù)前后系統(tǒng)的仿真圖 .................................... 37 圖 47 利用規(guī)則六修正 PID 參數(shù)前后系統(tǒng)的仿真圖 .................................... 38 圖 48 利用規(guī)則七修正 PID 參數(shù)前后系統(tǒng)的仿真圖 .................................... 38 圖 49 傳統(tǒng) PID 控制器在壓頭空載下行時的仿真圖 .................................... 41 圖 410 專家整定 PID 控制器在壓頭空載下行時的仿真圖 .......................... 41 圖 411 修改系數(shù)后的專家整定 PID 控制器在空載時的仿真圖 ................... 42 圖 412 專家整定 PID 控制器、傳統(tǒng) PID 控制器和常規(guī)模糊控制器在空載下行時的仿真的比較圖 ........................................................................... 43 圖 413 專家整定 PID 控制器在下壓工件時的仿真圖 .................................. 44 圖 414 傳統(tǒng) PID 控制器在下壓工件時的仿真圖 ......................................... 44 圖 51 實驗結(jié)構(gòu)圖 ........................................................................................ 46 2 列表清單 表 31 液壓位置伺服系統(tǒng)設(shè)計參數(shù) .............................................................. 24 表 51 實驗數(shù)據(jù)表 ......................................................................................... 46 1 第一章 緒論 精校機是軸類零件生產(chǎn)的重要 的數(shù)控液壓校直設(shè)備 ， 該設(shè)備校直精度的高低取決于控制系統(tǒng)， 所以需要對精校機 的 控 制 系統(tǒng) 有 一個全面的 了解，并且 用適當(dāng)?shù)氖侄?對其控制方法不斷的改進，以提高生產(chǎn)效率 和加工精度 。 在傳統(tǒng)的控制領(lǐng)域， PID 控制長久以來都 占據(jù)著主導(dǎo)的地位 。 由于 PID 控制器的 結(jié)構(gòu) 比較 簡單，控制 也比較 方便，對模型誤差具有魯棒性等優(yōu)點， 因此被廣大 用戶 廣泛的使用 。但是 當(dāng)控制對象的 非線性、時變性 比較明顯而且 難以建立精確的數(shù)學(xué)模型時， PID 控制 的控制效果就會不理想， 這是由于上述原因會造成參數(shù)調(diào)整不合理， 從而 導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生一個比較 大的超調(diào)量， 更嚴(yán)重 的有時還會 使 系統(tǒng)不停的震蕩。 所以，有待于把傳統(tǒng)的 PID 控制器進行改進。 近年來，由于專家系統(tǒng)的迅速發(fā)展，它被越來越多的應(yīng)用于各種場合， 當(dāng)然 在控制領(lǐng)域 也有了它的一席之地。從專家系統(tǒng)中引出的專家控制系統(tǒng) 具有控制過程時間短和控制較為精確等優(yōu)點，因此 把專家 控制 系統(tǒng)應(yīng)用于 工業(yè) 生產(chǎn)中就顯得非常有實際意義 。 精密校直機的研究現(xiàn)狀 國外自動校直機的現(xiàn)狀 二十世紀(jì)七十年代在生產(chǎn)制造業(yè)中出現(xiàn)了 自動控制 精校機的概念，十年 之后 ， 有一些國家開始成立專門的機構(gòu)來研究開發(fā)精校機 ， 有幾個國家取得了很不錯的成果： 日本 在二戰(zhàn)后工業(yè)迅速的發(fā)展起來，在校直機方面也做的相當(dāng)?shù)挠刑厣?。該?的精機 株式會社 所研發(fā)的校直設(shè)備在全世界擁有廣泛的客戶，由精機 株式會社 所研發(fā)的 系列設(shè)備可以根據(jù)軸的不同軸徑、不同材料、不同的熱處理進行校直，而且可以把校直的數(shù)據(jù)存儲起來建立自己的數(shù)據(jù)庫，以便不斷的改進校直方法。 在精校機的研發(fā)方面，意大利的 GALDABINI 公司 是最早起步的，可以說該公司精校機的技術(shù)含量也是最高的。上個世紀(jì)七十年代意大利研制開發(fā)了世界上第一臺自 動校直機，經(jīng)過多年的不斷改進，他們的精校機已經(jīng)達到了一個相對完美的高度。由 ALDABINI 公司研制的精校機采用了可以提高校直速度的C 型機身，這種型號的精校機使用了單壓頭和單移動工作臺的結(jié)構(gòu)，設(shè)備用 PLC系統(tǒng)進行控制，使精校機的控制精度大為提高，而且設(shè)備應(yīng)用了 LIN90 型系統(tǒng)，這種系統(tǒng)開啟人機對話功能，從而使校直的效率大為提高。 德國的 MAE 公司也研制開發(fā)精校機，到目前為止，這個 公司開發(fā)了 型 250KN 和 ADSF63RH 型 630KN 兩種比較知名的 閉式全自動液壓系列 校直機 ，這兩種型號的校直機從力學(xué) 的角度出發(fā)，采用三點彎曲力學(xué)加載 2 模式，使校直的精度大為改觀，而且在校直過程中融化了優(yōu)化的思想，即：在每次校直完成之后，系統(tǒng)會自動的檢測殘余的跳動量，若是還未達到理想的校直效果，則繼續(xù)的校直，直到滿足要求為止。德國的 MULLERWEINGARTEN公司 開發(fā)出了極具特色的 RRE 系列全自動液壓校直機 ，這種系列校直機的機身采用的是閉式組合結(jié)構(gòu)，工件的回轉(zhuǎn)和加緊不再有人為的控制，而采用電子系統(tǒng)控制，從而使控制的過程更具自動化。 此外，美國的 EITEL 公司所研發(fā)的精校機也極具競爭的能力，這種校直機最特色的就是安裝有先進 的裂紋檢測裝置，能夠減少由于校直量過大而引發(fā)的零件斷裂的現(xiàn)象。 國內(nèi)自動校直設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀 我國在精校機的研發(fā)方面起步比較晚，生產(chǎn)技術(shù)相對于上述的幾個發(fā)達國檢來講也比較落后，但是也取得了比較不錯的成績。國內(nèi)最早開始關(guān)注精校機的是 合肥工業(yè)大學(xué) ， 1989 年 合肥工業(yè)大學(xué)自主 研制的 國內(nèi) 第一臺手動校直液壓機， 從而 標(biāo)志著我國 已有能力自主開發(fā)發(fā)精校機產(chǎn)品 。此后， 經(jīng)過不斷的技術(shù)改革，合肥工業(yè)大學(xué)又 開發(fā)了 一系列手動伺服精校機 產(chǎn)品， 并隨后制造出成品，從而應(yīng)用于國內(nèi)各大企業(yè)來代替 進口產(chǎn)品。 2022 年 ，該學(xué)校的研發(fā)成果又上了一個新 的臺階，這一年 研制出 YH4025 全自動精密校直液壓機，這種型號的精校機具有具有先進技術(shù)水平，由半自動進入到了全自動的時代。 2022 年 ，合肥工業(yè)大學(xué) 為重慶濰柴公司 研制 開發(fā)了曲軸自動校直機， 這種型號的校直機是校直能力是比較大的，它能夠校直 長 為 ，直徑 可達 為 152mm 的曲軸 ，而且校直精度也很不錯，經(jīng)過校直機校直后的主軸精度可 達到 ，相鄰兩主軸頸相差不 超過 ， 使 曲軸的合格率大有提升 。 除了合肥工業(yè)大學(xué)之外， 長春試驗機研究所 從 1994 年起也 開始生產(chǎn)軸類校直機 設(shè)備 ， 到現(xiàn)在為止已形成了自己的定型 產(chǎn)品 ，但是， 該研究所 產(chǎn)品的主要技術(shù)還要依賴于日本KOK 公司。 另外，山東通裕集團股份有限公司 在研制精校機方面也有新的突破，該公司 研制的 25MN 數(shù)控校直液壓機 經(jīng)鑒定已經(jīng)達到了國際領(lǐng)先的水平，這種校直機的使用范圍比較廣泛，既可以進行簡單的校直，也可以進行 精校。 總 而言 之， 不管是國外還是國內(nèi)，精密校直機的研究開發(fā)正在不斷的受到重視，精校機正在向著精度高、校直效果好、自動化的方向發(fā)展。 專家系統(tǒng)概述和發(fā)展史 專家系統(tǒng)（ Expert System，簡稱 ES）是 人工智能應(yīng)用研究最活躍和最廣泛的課題之一 ，客觀 上講專家系統(tǒng)是一個智能計算機程序系統(tǒng)，它的 內(nèi)部 包含著 某個領(lǐng)域?qū)＜?或者工程師的知識和經(jīng)驗，并 能夠利用這些知識來解決 人類所遇到的該領(lǐng)域的問題。換句話說，專家系統(tǒng)是一個具有大量專門知識和經(jīng)驗的程序系統(tǒng)，它通過計算機技術(shù)，根據(jù)某一領(lǐng)域的專家提供的知識和經(jīng)驗，模擬人類專家的決策過程，來解決普通人所遇到的復(fù)雜問題。一句話，專家系統(tǒng)是一種設(shè)計用來對 3 人類專家 的問題求解能力建模 的計算機程 [7]序 。 專家系統(tǒng)是 在關(guān)于人類智能的研究處于低潮的時候被提出來的，由于它的出現(xiàn)以及 所顯示出來的 巨大潛能， 使人類智能領(lǐng)域進入到了一個新的時代。它的發(fā)展大致可以分為四個階 [6][7][18][24]段 。 (1)孕育期（ 1956~20 世紀(jì) 60 年代中期）：從 1956 年 和 在邏輯論機 LT 和通過問題求解程序 GPS 的研制 為專家系統(tǒng)的產(chǎn)生奠定了初步的基礎(chǔ)。 (2)產(chǎn)生期（ 20 世紀(jì) 60 年代后期 ~70 年代初期）：在這個時期斯坦福大學(xué)的 教授等人進行了 Dendral 系統(tǒng)的研究。 Dendral 系統(tǒng)的出現(xiàn)，標(biāo)志著人工智能系統(tǒng)中一個新的應(yīng)用領(lǐng)域 —— 專家系統(tǒng)的誕生。 (3)成熟期（ 20 世紀(jì) 70 年代初 ~80 年代初）：隨著一批成功應(yīng)用的專家系統(tǒng)的出現(xiàn)，關(guān)于專家系統(tǒng)通用性研究的骨架系統(tǒng)和通用表示語言的思想開始形成。在此期間一些比較經(jīng)典的 ES 系統(tǒng)屢屢問世，特別是 MYCIN 和 HEARSAY著兩種專家系統(tǒng)，它們?yōu)閷＜蚁到y(tǒng)的進一步開發(fā)奠定了堅實的基礎(chǔ)。 1977 年 ,在第五屆國際人工智能大會上 教授對專家系統(tǒng)的思想做了重要的總結(jié)，提出了知識工程的概念，從此專家系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)基本上成熟起來。 (4)發(fā)展期（ 20 世紀(jì) 80 年代初 ~今）： 20 世紀(jì) 80 年代 以來，專家系統(tǒng)的研制開發(fā)開始趨于商業(yè)化，直接服務(wù)于生產(chǎn)企業(yè)，并且產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟效益。例如 DEC 公司與卡內(nèi)基 梅隆大學(xué)合作開發(fā)的專家系統(tǒng) XCON，該系統(tǒng)用于為VAX 計算機系統(tǒng)制定硬件配置方案，節(jié)約資金近一億美元； IBM 公司為 3380磁盤驅(qū)動器建立了相應(yīng)的專家系統(tǒng)，創(chuàng)造的利潤達到了 1200 萬美元?？傊?，在巨大的商業(yè)利益的刺激下，專家系統(tǒng)的發(fā)展將會越來越快。 值得一提的是，雖然我國在專家系統(tǒng)方面起步較晚，但也取得了不錯的成績。例如，中國科學(xué)院合肥智能機械研究所開發(fā)的施肥專家系統(tǒng)、浙江大學(xué)開發(fā)的服裝剪裁專家系統(tǒng)、 北京中醫(yī)學(xué)院開發(fā)的肝病診斷專家系統(tǒng)等都取得了明顯的經(jīng)濟效益。它們對推動專家系統(tǒng)在我國的發(fā)展都起到了重要的作用。 專家系統(tǒng)在 40 多年的發(fā)展過程中取得了長足的進步，隨著人工智能的深入研究，專家系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)也在趨于完善。此外，人們還開展了對專家系統(tǒng)開發(fā)工具的研究，建立了不同種類、不同功能的開發(fā)工具，從上個世紀(jì) 70 年代的解釋型和疾病診斷型專家系統(tǒng)到現(xiàn)在的設(shè)計型、規(guī)劃型、控制型等，專家系統(tǒng)的種類將會越來越多，它們?yōu)榭s短專家系統(tǒng)的研制周期，提高專家系統(tǒng)的質(zhì)量都起到了重要的作用。 當(dāng)然，專家系統(tǒng)在其發(fā)展過程中也還存在著 不少有待解決的問題。例如，知識的完備性問題、知識的自動提取問題、知識 的表示與完全利用問題等等。這些問題需要我們進一步學(xué)習(xí)研究，同時還 依賴于與其它人工智能的領(lǐng)域共同發(fā)展。 4 專家系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)及其 原理 專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖 11 所示：它包括知識庫、數(shù)據(jù)庫、推理機、解釋器等幾個部 [8][27]分 。 (1)知識庫 知識庫 是用來 存取所獲取的專家 或者工程師的 知識和經(jīng)驗， 以 供推理機 使用， 同時它 具有知識存取、檢索、修改、擴充等 一系列 功能。 (2)數(shù)據(jù)庫 數(shù) 據(jù)庫 是 用 以 存放推理過程中 的 信息， 包括 中間假設(shè)和中間結(jié)果。 (3)推理機 推理機 用于利用 所獲取的 知識進行推理，求解 遇到的 問題， 同時它 具有啟發(fā)推理、算法推理；正向、反向或者雙向推理；串行或者并行推理等功能。 (4)解釋器 解釋器 是用來 向用戶解釋系統(tǒng) 所做 的行為，包括： 1)咨詢理解。 首先 對用戶的提問進行 消化 “理解”， 具體做法是 將用戶的提問轉(zhuǎn)換為推理機可接受的信息。 2)結(jié)論解釋。向用戶輸出 最后的 結(jié)論，并且根據(jù)用戶的需要對結(jié)論進行解釋。 (5)知識獲取器 知識獲取是專家系統(tǒng)與專家的“界面”。知識庫中的知識一般是通過 人為的方法獲取，“界面”就是人類工程師，采用“專題面談的方法獲取知識，經(jīng)過整理后，再輸入知識庫。 圖 11 專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 專家系統(tǒng)的原理 如前所說，專家系統(tǒng)就是一種智能化的計算機程序系統(tǒng)， 要想使專家系統(tǒng)專家知識 人機接口（界面） 知 識 獲 取器 解釋器 推理機 數(shù)據(jù)庫 知識庫 5 具有或者接近人類工程師的能力，它 必須具有以下幾個特 [9]點 ： (1)具有啟發(fā)性 專家系統(tǒng)的根本任務(wù)是解決領(lǐng)域中的現(xiàn)實問題，所以專家系統(tǒng)必須能夠利用當(dāng)前的知識進行推理、判斷和決策。在人類所遇到 的問題中，大部分問題只能靠推理進行思考，用經(jīng)驗進行判斷，這就要求計算機要具有啟發(fā)