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机械工程学报 2024年

作者：黄海鸿陈黄祥李磊刘琼徐宇航杨晨李贵闪合肥工业大学机械工业绿色设计与制造重点实验室合肥工业大学机械工程学院合肥合锻智能制造股份有限公司安徽理工大学机械工程学院

液压成形装备广泛应用于大吨位、大尺寸的冲压、锻造等成形过程，需要高性能的调平系统保证装备的成形精度，但传统的对角力偶调平系统及其等同控制策略不能准确地消除倾斜力矩，影响工件的成形质量。针对上述问题，设计一种基于负载口... 详细信息

液压成形装备广泛应用于大吨位、大尺寸的冲压、锻造等成形过程，需要高性能的调平系统保证装备的成形精度，但传统的对角力偶调平系统及其等同控制策略不能准确地消除倾斜力矩，影响工件的成形质量。针对上述问题，设计一种基于负载口独立的高速液压机四角调平电液系统，并提出一种基于泵-阀联合的对角交叉-均值耦合同步控制策略。在出口位移控制设计上，以各调平缸的跟踪误差为负反馈输入、误差均值及对角差值作为补偿输入至滑模控制器中，从而实现各缸的精准跟踪及同步控制；在入口压力控制设计上，根据工况调整压力伺服阀置于左、右最大开口处，使得流入调平缸的流量最大、压力最低；在泵出口流量控制设计上，根据调平缸所处工况确定电机转速。搭建液压机四角调平试验平台，试验结果表明所提出调平控制策略相较传统等同控制策略在同步精度上提升了9.26%；同时由于负载口独立的节能特性，在控制策略的作用下，系统功耗降低了54%。研究对高速液压成形装备的调平系统研发具有一定的实践意义。

关键词：四角调平系统负载口独立对角交叉同步控制节能

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基于双阀并联控制的压机四角调平系统研究

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液压与气动 2021年第3期45卷 127-134页

作者：陈晖汪启港杜恒郭志杰陈远福州大学机械工程及其自动化学院福建福州350108 福建海源自动化机械股份有限公司福建福州350101

针对热塑性复合材料压机压制精度低、模具磨损严重等问题,在压机四角调平系统中采用双闭环控制策略,此时,内环的压力控制误差直接影响外环的位置同步控制精度。在大流量工况下,调平系统控制阀的阀口开度增加会导致压力控制误差增大,为... 详细信息

针对热塑性复合材料压机压制精度低、模具磨损严重等问题,在压机四角调平系统中采用双闭环控制策略,此时,内环的压力控制误差直接影响外环的位置同步控制精度。在大流量工况下,调平系统控制阀的阀口开度增加会导致压力控制误差增大,为进一步改善其综合控制性能,提出双阀并联压力控制方案。使用大通径流量补偿阀与小通径压力控制阀并联替换原有单个控制阀,分别对调平缸无杆腔的流量和压力进行控制,满足大流量工况的同时提高压力控制精度,进而提高位置同步控制精度,并搭建调平缸压力台架进行试验以验证双阀并联控制的有效性。结果表明,双阀控制下的压力误差比单阀减少0.5 MPa以上,且压制速度越大其性能优势更突出,为压机调平系统实现高速高精度同步控制提供有效参考。

关键词：复合材料压机四角调平系统双闭环控制双阀并联

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复合材料压机四角调平系统的双闭环控制策略研究

复合材料压机四角调平系统的双闭环控制策略研究

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作者：蔡文杰福州大学

学位级别：硕士

复合材料制品因其具有较好的力学性能、质量轻、强度高等优点,广泛地应用于航空航天、潜艇、汽车等领域。复合材料成型装备作为应用复合材料的关键装备,伴随着对复合材料制品成型精度的高要求,对大吨位高精度的复合材料成型装备需求也... 详细信息

复合材料制品因其具有较好的力学性能、质量轻、强度高等优点,广泛地应用于航空航天、潜艇、汽车等领域。复合材料成型装备作为应用复合材料的关键装备,伴随着对复合材料制品成型精度的高要求,对大吨位高精度的复合材料成型装备需求也日趋强烈。复合材料成型精度关键在于压制过程中滑块的精确控制。由于系统偏载特性,导致其在数千吨的成型压力下无法满足大平面复杂形状的复合材料制品的成型需求。通过安装四角调平系统,以平衡其偏载特性。但对调平系统的偏载机理及电液伺服控制系统的参数影响规律等不够明确。因此,本文基于被动式四角调平液压系统,提出一种双闭环的控制策略,以实现滑块的高精度水平控制,并对其控制特性进行研究。首先,详细分析复合材料压机的工艺流程,研究被动式四角调平系统所需实现的功能;基于滑块的偏载机理,结合复合材料压机的动、静态参数要求,设计基于伺服比例阀的四角调平液压缸的液压和控制系统;在此基础上,构建内环为压力环,外环为多缸同步位置闭环的双闭环控制结构,以实现滑块的水平控制。其次,建立伺服比例阀控非对称液压缸数学模型,对其频域响应分析;在此基础上,研究关键性能参数对其压力控制特性的影响规律;并搭建基于AMESim压力闭环仿真模型,仿真验证理论分析所得到关键性能参数对压力控制系统影响规律的正确性。然后,基于内环精确的压力闭环控制特性,提出前馈补偿加闭环反馈的控制器设计方案;结合模糊PID控制器和遗传算法的参数优化,实现内环的精确的压力闭环控制;并通过AMESim和MATLAB/Simulink模块进行仿真研究,对比PID控制,得到优化算法在其控制性能上的优越性;搭建基于xPC Target的半实物仿真平台,对仿真结果进行试验验证。最后,基于滑块的数学模型,设计改进趋近律的滑模变结构控制算法;结合四缸力分配算法,得到四缸的目标调平力,实现滑块高精度水平控制;通过MATLAB/Simulink模块仿真分析所设计算法的有效性;并搭建基于LabVIEW的数据采集系统,对复合材料压机及其四角调平系统的参数调试提供数据支持,试验验证外环同步位置控制算法的有效性。本文的创新之处在于,针对被动式四角调平系统的非线性、耦合及过驱动等特性,设计一种基于双闭环控制策略的力矩调平方法,以简化系统的控制器设计;并优化其内外环控制算法,有助于提升多轴同步控制系统的响应速度和鲁棒性;基于调平系统的理论建模和数值分析,以获取系统关键性能参数对调平控制特性的影响规律,有助于调平系统的优化设计及其性能的提升。最后,通过试验验证了其控制策略及算法的有效性。

关键词：复合材料压机四角调平系统双闭环控制多轴同步数据采集系统

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