磨加工精度控制及零位测量系统由轴承套圈内圆磨床、内圆磨主动测量与控制装置、轴承套圈自动分选机以及由8751单片机组成的智能磨加工精度控制实时在线建模和预报控制系统组成.

轴承套圈内圆磨床经内圆磨主动测量与控制装置对工件进行加工，经粗磨、精磨、光磨工序后，加工出zui终成品。加工后的成品经清洁和上下料机构自动传输到轴承套圈自动分选机工作台上进行测量分选，微机系统对自动分选机的测量信息进行采集和处理，实时建立磨加工精度控制模型。通过在线辨识系统特征参数以及误差分布判别和有效度判别，使模型能比较准确地反映系统特征。预报控制系统根据模型发出的下一个工件误差预报控制量经主动测控系统对磨加工系统发出控制信号，经执行机构控制砂轮的进给量，达到对加工工艺过程的*控制，实现零位测量。

机械加工精度控制系统属于多输入（进给量、切削速度等）、多输出（尺寸精度、形状精度等）的控制系统。如果将诸多因素一并考虑，会因为系统方程非常复杂、计算量极大而难以进行实时在线控制。如果在加工系统比较稳定的情况下采用一个固定控制模型，通过在线辨识系统特征参数，模型则能够比较准确地反映系统特征，预报控制效果较好。轴承套圈内孔磨削加工系统就属于这种情况。在磨削过程中，虽然磨削速度可以根据经验选择合适的数值，但由于噪声的干扰，工件尺寸仍经常超差。因此我们把该系统看成一个单输入（进给量）、单输出（工件尺寸精度）的控制系统，通过加工后测量获得加工误差的综合信息。根据误差测量值序列，系统模型表达式为

y（k）＋a1y（k－1）＋…＋any（k－n）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　＝b0u（k）＋b1u（k－1）＋…＋bnu（k－n）＋ε（k）　　　　（1）

　　式中y（k）为系统k时刻的输出；u（k）为系统k时刻的输入；ε（k）为白噪声；a1、a2…an，b0、b1…bn为模型参数。
　　由于轴承套圈内孔磨削加工的特性，系统没有输出延时，（1）式又可表示为

y（k）＝bou（k）＋b1u（k－1）＋…＋bnu（k－n）　　　　　　　　　　　
－a1y（k－1）－…any（k－n）＋ε（k）　　　　  （2）

　　为使系统输出的稳态方差为zui小，将（2）式两边平方并取均值得

E［y（k）2］＝E｛［bou（k）＋…＋bnu（k－n）－a1y（k－1）－…　　　　　　　　　　
－any（k－n）］｝＋2E｛ε（k）［b0u（k）＋…＋bnu（k－n））　　　　　
－a1y（－1）－…－any（k－n）］｝＋E［ε（k）2］　　　　　　（3）

　　由于ε（k）为白噪声，故（3）式右边第二项为零，第三项不能控制。欲使
E［y（k）2］为zui小，只有令*项为零，故整理得zui小方差自校正控制模型为

　　u（k）＝［a1y（k－1）＋…＋any（k－n）－b1u（k－1）－…－bnu（k－n）       （4）

　　由于系统输入未知且无需已知，故不考虑系统输入，即在（4）式中令b1＝b2＝…＝bn＝0，令1／b0＝β，则轴承套圈内孔磨削加工系统的模型预报控制公式为

u（k）＝β0［a1y（k）＋a2y（k－1）＋…＋an（k－n）］　　　　（5）

式中y（k）为K个工件误差测量值；n为模型阶数；u（k）为K个工件的预报控制量。
　　评价控制效果好坏的判别依据是轴承套圈自动分选机对加工后每一个零件尺寸误差的测量值。对于系统工作情况的综合性能评价可采用计算工程系数CP值的方法，CP值可反映误差分布中心与公差中心重合的情况，其计算公式为

　　　（6）

式中T为质量标准或允差，σ为标准差。
　　当公差范围确定后，或设定尺寸分散度指标为T值时，从加工开始到第K个工件时刻，经自动分选机分选测量和运算统计，可得到CP（K）和σ（K）值，从而可反映出这个时间区域内的尺寸分散度情况。将使用控制系统和未加控制两种情况下同一时间范围的CP计算值进行比较，即可得到控制系统的控制效果，即

　　　（7）

0＜S＜1时控制有效，否则控制无效。

在磨加工系统中，采用微机建模预报控制，将磨加工主动测量控制系统与机后测量装置（自动分选机）相结合，实现零位测量，大大开拓了模型控制的应用范围，有效地提高了加工精度。特别是对于影响因素较为复杂的轴承套圈内圆磨床磨削系统，磨加工精度控制及零位测量系统实现了轴承套圈内圆磨削加工过程中进给量的预报，有效地修正了温度、砂轮及其它复杂因素对工件加工精度的影响。实验证明，磨加工精度控制及零位测量系统是控制轴承套圈内圆磨削精度的一种行之有效、可靠的方法。