由于工业生产系统中涉及了物理、化学等反应,物质能量的转换及传递,以及系统的复杂性、不确定性等,导致了其中某些参数检测困难。虽然过程检测技术已经有了长足的进步,但是在实际工业生产过程中仍然存在很多无法或者很难直接进行测量的重要参数。
为了更好地解决此类的问题,主要方法有:通过研制新型的过程测量仪器,用硬件形式进行直接的参数测量;采用间接测量的思路,使用其他易于测量的参数信息,通过计算实现被测参数的测量。软测量技术正是利用了这一种思想。
软测量技术来源于20世纪70年代提出的推断控制理论。它是根据某种最优准则,选择一组变量称之为二次变量,该变量不仅和估计变量(称之为主导变量)有密切联系,而且又容易测量。通过各种数学计算方法,实现对待测变量的测量。
例如,在切削加工过程中对刀具磨损量的测量。机床工作时所消耗的功率包括切削功率、机床空载功率
以及附加机械摩擦损耗功率
。切削功率
与刀具材料、工件材料和选用的切削用量的大小有关。机床空载功率
只随着主轴和其他轴转速的变化而改变。机床的切削过程中比机床空载功率
多出来的那部分功率损耗称为附加机械摩擦损耗功率
。机床的切削功率越大,这部分的损失也就越大。机床主电机功率
的方程:
式中为传动效率,一般取值是0.65~0.8。
随着刀具磨损的加剧,刀具与工件之间的摩擦增加,使得切削力矩急剧增加,这就导致切削功率提高,使得
增加。因此,在主轴电机电压一定的情况下,
的增加一定会导致主轴电流的增加。监测主轴电机电流信号可以识别出刀具的磨损状况。