[發(fā)明專利]一種圓盤鋸石機(jī)變鋸切速率加工過程功率預(yù)測及節(jié)能控制方法

在審

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• 申請日: 2019-09-17
• 公開（公告）號: CN110619174A
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 白碩瑋;欒利強(qiáng);賈順;王秋燕;程聯(lián)軍;劉成
• 申請（專利權(quán)）人: 青島大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 37228 山東重諾律師事務(wù)所
• 代理人: 冷奎亨

1.一種圓盤鋸石機(jī)變鋸切速率加工過程功率預(yù)測及節(jié)能控制方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1、建立金剛石圓盤鋸石機(jī)鋸切參數(shù)的取值組合，針對每種取值組合，先進(jìn)行空轉(zhuǎn)運(yùn)行并實時采集金剛石圓盤鋸石機(jī)的空轉(zhuǎn)功率，再分別按照各種鋸切參數(shù)取值組合進(jìn)行石材荒料鋸切，將每種取值組合對應(yīng)的變鋸切速率加工過程分為若干個等時間步長的子區(qū)間，并實時采集各時刻金剛石圓盤鋸石機(jī)的主軸功率；

步驟2、對于第i種鋸切參數(shù)組合的第j個子區(qū)間，根據(jù)金剛石圓盤鋸石機(jī)空轉(zhuǎn)功率以及各子區(qū)間的平均主軸功率，獲取各子區(qū)間石材荒料的平均鋸切功率；

步驟3、將劃分的所有時間子區(qū)間內(nèi)石材荒料的平均鋸切功率以及對應(yīng)的鋸切參數(shù)取值帶入關(guān)系式：

其中，對于第i組取值組合所對應(yīng)的變鋸切速率加工過程中的第j個子區(qū)間，表示該子區(qū)間內(nèi)石材荒料的平均鋸切功率，分別表示該子區(qū)間的平均鋸切速度、平均進(jìn)給速度和平均鋸切深度；λ為與金剛石圓盤鋸石機(jī)機(jī)械傳動效率、電機(jī)功率損耗相關(guān)的系數(shù)值，α、β以及γ為與石材材料特性和鋸切條件相關(guān)的指數(shù)值；

石材荒料平均鋸切功率關(guān)系式的總個數(shù)為Q，將所有子區(qū)間對應(yīng)的所有關(guān)系式進(jìn)行擬合，得到λ、α、β以及γ取值。

步驟4、建立各鋸切參數(shù)關(guān)于時間的函數(shù)，構(gòu)建石材荒料鋸切加工過程的鋸切功率預(yù)測模型：P_saw(t)＝λ·v_s(t)^α·v_f(t)^β·a_p(t)^γ，進(jìn)一步得到石材荒料鋸切加工過程的能耗預(yù)測模型：

其中，v_s(t)為鋸切速度關(guān)于時間的函數(shù)；v_f(t)為進(jìn)給速度關(guān)于時間的函數(shù)；a_p(t)為鋸切深度關(guān)于時間的函數(shù)。

步驟5、基于金剛石圓盤鋸石機(jī)鋸切加工過程的鋸切功率及能耗預(yù)測模型，針對車間中該種石材可行的若干鋸切方案(即鋸切參數(shù)組合)，分別計算得到鋸切加工過程的鋸切功率峰值和鋸切過程的能耗值，選擇鋸切功率峰值小于主軸電機(jī)額定功率，且最節(jié)能的方案進(jìn)行加工。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種圓盤鋸石機(jī)變鋸切速率加工過程功率預(yù)測及節(jié)能控制方法，其特征在于：步驟1中每個子區(qū)間的時間步長為0.1s。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種圓盤鋸石機(jī)變鋸切速率加工過程功率預(yù)測及節(jié)能控制方法，其特征在于：步驟1中，針對鋸切參數(shù)的第i種取值組合，采集金剛石圓盤鋸石機(jī)空轉(zhuǎn)功率以及主軸功率的方法為：

步驟1-1，按照第i種鋸切參數(shù)的取值組合進(jìn)行空轉(zhuǎn)運(yùn)行一段時間，采集S個空轉(zhuǎn)功率數(shù)據(jù)P_idle-ia,a＝1,2,…,S；

步驟1-2，進(jìn)行石材荒料鋸切，將第i種鋸切參數(shù)取值組合對應(yīng)的變鋸切速率加工過程分為N_i個子區(qū)間，采集該過程完整的主軸功率數(shù)據(jù)P_spindle-ik,k＝1,2,…N_i+1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種圓盤鋸石機(jī)變鋸切速率加工過程功率預(yù)測及節(jié)能控制方法，其特征在于：步驟2中，對于第i種鋸切參數(shù)組合的第j個子區(qū)間，根據(jù)金剛石圓盤鋸石機(jī)空轉(zhuǎn)功率和該子區(qū)間的平均主軸功率獲取該子區(qū)間石材荒料的平均鋸切功率方法為：

步驟2-1，獲取該子區(qū)間的平均空轉(zhuǎn)功率及平均主軸功率

步驟2-2，根據(jù)該子區(qū)間的平均空轉(zhuǎn)功率及平均主軸功率，得到該子區(qū)間石材荒料的平均鋸切功率

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種圓盤鋸石機(jī)變鋸切速率加工過程功率預(yù)測及節(jié)能控制方法，其特征在于：步驟2-1中，第i種鋸切參數(shù)組合的第j個子區(qū)間內(nèi)的平均空轉(zhuǎn)功率的計算公式如下：

其中，為第i組鋸切參數(shù)組合下一定空轉(zhuǎn)時間內(nèi)的平均空轉(zhuǎn)功率，S為采集空轉(zhuǎn)功率數(shù)據(jù)的總個數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種圓盤鋸石機(jī)變鋸切速率加工過程功率預(yù)測及節(jié)能控制方法，其特征在于：步驟2-1中，第i種鋸切參數(shù)組合第j個子區(qū)間內(nèi)石材鋸切過程的平均主軸功率的計算公式如下：