基于转角速度位移的液压复合控制策略

针对风帆液压控制过程中液压冲击对风帆系统的影响,提出了油缸速度前馈和风帆转角位移综合协调控制方案,按照所规划的运行速度位移曲线,采用所构建的速度前馈模型来实时控制调节运行过程中转角速度,同时在转角位移控制上采用了单神经元控制方法。通过对风帆转角速度位移复合控制的液压策略仿真试验研究表明,在不同转动速度要求及不同负载力情况下,风帆能够在速度前馈控制下较好的按照规划转角速度曲线运行并稳定转动到所需角度,实现了无速度冲击控制,证明该复合控制策略的有效性。     

上推式快锻液压机活动横梁转动自锁条件研究

针对上推式快锻液压机,分析工作缸支撑球铰的摩擦阻力矩和摩擦圆半径,研究采用单、双球铰结构时支撑球铰对工作缸柱塞的侧推力,明确液压机结构参数对柱塞侧推力的影响因素。综合工作缸、支撑球铰和活动横梁的结构影响,确定活动横梁处于转动自锁状态时,锻造偏心距所应满足的条件,明确液压机结构参数与活动横梁自锁条件的内在关系。以国产上推式快锻压机系列产品和部分进口设备的结构参数为依据,计算满足活动横梁自锁条件的锻造偏心距,分析活动横梁在偏心锻造时的状态和工作缸支撑球铰在液压机工作中的作用。通过仿真分析,进一步验证在偏心锻造工况下的活动横梁转动自锁状态,为大型双柱式自由锻造液压机研究和中小型液压机优化设计提供理论依据。     

液压机多油缸同步控制关键技术研究

介绍了一种多油缸同步驱动控制方案,该方案主要用于大型模锻液压机活动横梁的平衡控制,即在液压机活动横梁四角对称安装四个精密制造的液压缸,采用四个拉线位移传感器实时检测液压机活动横梁四角位移,利用数字阀控制液压缸输入流量,四个液压缸分别对液压机活动横梁四角水平位移进行调节,通过控制数字阀缝隙长度来间接控制液压缸的位移和速度,实现液压机活动横梁的水平控制。同时利用AMESim软件对该同步控制液压系统进行仿真,分析液压缸流量、位移与数字阀缝隙长度之间的变化关系。     

22MN快锻液压机快锻控制特性研究

快锻液压机由于动梁速度高,主控阀组必须进行频繁、快速的动作切换,且压机运动部分的惯性又相当大,所以往往引起剧烈的液压冲击和机械振动,严重影响压机的运行精度和使用寿命.该文在研究其快锻曲线的基础上,针对现有的快锻液压机控制系统控制方式,指出其弊端并提出采用正弦输入的闭环控制.并进行了较全面的建模研究,利用MATLAB/simulink工具箱进行仿真,仿真结果表明此种控制方式是可行的,效果明显优于开关控制 局部闭环控制.     

电液位置速度复合伺服系统控制策略

在电液伺服控制系统的许多实际应用场合,如塑料注塑机、压力机等成型机械,不仅要求较高的位置控制精度,还要求能够控制执行器运动过程的速度,以减小冲击,提高产品质量和生产效率.针对电液伺服系统速度/位置复合控制的要求,考虑力负载对位置控制精度的影响,提出带负载力补偿的速度前馈和位置反馈复合控制策略.导出速度前馈控制量计算模型,该模型能够反映实际负载大小和给定速度的要求;设计位移和速度给定信号发生器,实现了速度前馈控制和位置反馈控制的无扰切换;采用试验和数据拟合的方法,得出负载力补偿量计算公式.仿真和试验研究表明,采用所提出的控制策略,实现了速度和位置的同时控制,在不同负载下,对于不同的期望速度,不需要调节控制器参数,无论正向还是反向运行,都可以获得较好的控制性能.     

小型智能锻压机电控系统设计

针对空气锤和电液锤生产效率低,能耗高,噪声污染严重,不符合国家环保要求等问题,寻求一种新兴设备进行替代。快锻液压机液压系统传动平稳,换向冲击力小,能输出较大推力,因此其是替代空气锤和电液锤的良好选择。但传统快锻液压机由于设备价格高,制造周期长,市场响应速度慢,不符合市场平稳期中小型民营企业的投资模式。鉴于此,设计了一种高度集成化、模块化、标准化的小型智能锻压机电控系统,在继承传统快锻液压机优点的基础上,通过智能化应用技术提升锻压机的技术水平,不仅可以替代空气锤和电液锤实现自动化生产,而且可以降低噪声污染,节约材料,提高能源利用率。     

12.5MN双柱下拉式快锻液压机整机模态分析

快锻液压机整机的固有频率及其振型同振动现象的发生有着密切的关系,通过运用有限元软件Abaqus对12.5MN双柱下拉式快锻液压机整机进行了模态分析,获得了整机前四阶的固有频率和其相应振型。分析了快锻压机框架处于不同行程时的整机各阶振型的形式。研究结果表明该快锻液压机整机的最低固有频率远离于工作时的最高频率,设备工作时不会发生共振现象。整机模态振型随着下拉框架位置的不同呈现多样性,研究结果对快锻液压机结构优化设计有一定借鉴意义。     

快锻系统压力位移复合控制节能研究

针对锻造液压机普通电液比例阀控系统快锻工作过程中,系统定压输出、回程缸背压腔压力过大,系统传动效率低的问题,提出了一种基于压力位移复合的控制策略,在保证控制精度的前提下,同时进行了回程缸背压腔压力控制和泵口压力负载敏感控制。通过建立液压机压力位移复合控制的整体数学模型,对其节能机理进行了研究,并分析了影响其节能效果的两个重要因素--回程缸背压腔压力pb和泵口与工作腔压力差值Δp。实验结果表明,基于压力位移复合控制的液压机快锻系统加载时系统位置误差达到1.5mm,与传统的电液比例阀控系统相比,装机功率降低至传统电液比例阀控系统装机功率的52.3%,功耗也降低为普通比例阀控系统的49.2%。     

16MN快锻液压机组通过科技成果鉴定

有关专家在湖北省武汉市对兰州兰石机械设备有限责任公司承担的甘肃省科技攻关计划项目“16MN快锻液压机组研制”进行了科技成果鉴定，鉴定委员会对该成果给予了高度评价，认为、结构先进、自动化程度高、操作方便、易于维修、节能、节材、噪音低等优16MN快锻液压机组是一项具有自主知识产权的重大科技成果，机组具有设计合理点。它的研制成功改变了我国中等吨位快锻压机依赖进口的状况，也为我国大吨位快锻压机的开发奠定了基础，鉴定委员会一致认为该成果达到了国际先进水平，同意通过科技成果鉴定。     

80MN快锻液压机结构动态特性分析

针对高频次锻造工况下作业的80MN快锻液压机结构动态特性要求高等问题,基于ANSYS动力学分析的原理,并考虑到动力学分析需要占用的计算机资源大,简化了活动横梁装配,忽略了导向架,对活动横梁与立柱接触结合部x方向采用耦合连接,活动横梁底面覆盖一层目标单元,锻件顶面覆盖一层接触单元,形成接触对;活动横梁的初始速度设置为15 mm/s,加速度设置为537 mm/s^2,加速度的加载采用阶梯加载方式,同时考虑结构预紧力对结构分析的影响,建立了其结构动力学分析的有限元模型,进行了结构在动载荷作用下的动力学响应分析计算,获得了液压机结构的动应力分布规律和变形分布规律.研究结果表明,结构动态最大位移值约为最大静态位移值的2倍,结构在动态载荷下的应力也约为静态的2倍,发现了结构刚度薄弱环节,为在设计过程中更加合理地布置结构刚度,提供了理论依据.     

巨型模锻水压机液压位置保持系统迭代控制研究

巨型模锻水压机动梁同步精度是决定锻件成型精度的关键参数。由于该类型水压机一般具有加工过程重复性、初始加工精度要求高、批次加工数量小的特点,单纯采用PID控制仅能保证初始加工精度,无法确保加工精度的逐步提高,因此本文在分析动梁位置保持系统模型的基础上,采用开环迭代控制和PD控制相结合控制策略,并提出了直接采用PD控制输出作为迭代控制初始控制量的方法.试验结果表明该方法收敛速度快,且能保证初始加工精度,动梁的位置保持精度经过2~3次迭代运行后可提高40%,调整时间可缩短约1.8 s。     

自由锻造液压机控制策略

自由锻造液压机工作压力高、换向频繁,须要对大运动惯量部件进行平稳和精确控制,难度很大,现有控制方法无法很好地解决这一难题。通过研究自由锻造液压机工作特性,提出一种应用于自由锻造液压机的预测型多模式模糊控制策略。对液压机的不同区段分别进行模糊速度、位置和Bang-Bang控制,获得较高的快速性、平稳性和定位精度;使用预测算法,解决液压系统执行机构存在的动作滞后和惯性对控制特性与控制精度的影响。应用预测型多模式模糊控制策略,以减少液压机动作滞后的影响,使自由锻造液压机活动横梁的控制精度达到±1 mm,最高锻造次数达到120次/min,系统的液压冲击和主机振动也得到有效控制。     

300MN模锻水压机分配阀主阀开启力动态特性

300MN模锻水压机分配阀的主阀开启力很大,开启力动态特性影响水压机控制精度。采用解析法建立水路系统动力学模型、框架系统动力学方程、动梁动力学方程、锻压行程主阀阀口压力差动态模型,最后建立水压机动梁驱动系统及主阀开启力动态机液耦合模型。基于MATLAB中SIMULINK仿真和现场试验研究表明,主阀开启力巨大且开启瞬间巨幅瞬变振荡,第一次振荡幅度巨大,随后振荡幅度迅速减小。开启度越大,开启力振荡时间越长。所以,必须采取相应控制策略确保水压机压制过程控制精度,并对分配阀芯的驱动机构进行优化设计。     

巨型模锻液压机同步控制性能影响因素研究

同步控制系统是巨型模锻液压机上的关键部分,其同步控制性能的好坏将直接决定产品的质量。对活动横梁与导向立柱之间的配合间隙以及同步控制系统提供的工作压力与回油背压的压差对同步控制性能的影响进行了分析。结果表明:将立柱与侧梁的间隙控制在0.5mm到1.0mm之间可以满足锻件的精度要求;工作压力与回油背压的压力差越大,同步控制系统的动静态性能越好。为巨型模锻液压机同步控制系统的设计提供了参考。     

巨型模锻液压机同步控制系统建模及仿真

为了提高巨型模锻液压机同步控制系统的快速响应性,在300MN模锻液压机的基础上,针对800MN模锻液压机的特点重新设计了同步控制系统,并基于液压基础理论和动力学理论,联合建立了活动横梁运行时同步控制系统的整体数学模型。将原方案和现有方案进行了对比仿真,结果表明:新设计的800MN同步控制系统的响应特性较原方案的响应特性有较大幅度的改善,响应速度和动静态精度均有较大提高。     

A compound control strategy combining velocity compensation with ADRC of electro-hydraulic position servo control system

In order to enhance the anti-jamming ability of electro-hydraulic position servo control system at the same time improve the control precision of the system, a compound control strategy that combines velocity compensation with Active Disturbance Rejection Controller (ADRC) is proposed, and the working principle of the compound control strategy is given. ADRC controller is designed, and the extended state observer is used for observing internal parameters uncertainties and external disturbances, so that the disturbances of the system are suppressed effectively. Velocity compensation controller is designed and the compensation model is derived to further improve the positioning accuracy of the system and to achieve the velocity compensation without disturbance. The compound control strategy is verified by the simulation and experiment respectively, and the simulation and experimental results show that the electro-hydraulic position servo control system with ADRC controller can effectively inhibit the external disturbances, the precise positioning control is realized after introducing the velocity compensation controller, and verify that the compound control strategy is effective.     

大型模锻液压机极低速运行泄漏补偿

针对等温锻造中模锻液压机低速运行时液压系统泄漏影响模锻液压机稳定性的问题,运用AMESim和MATLAB/Simulink软件建立了考虑系统泄漏模型的模锻液压机极低速驱动液压控制系统的联合仿真模型,并通过实验验证了该仿真平台的有效性与精确性。分析了系统泄漏对低速性能的影响,提出了常规PID泄漏补偿控制方法和基于PID的复合泄漏补偿控制方法,并对两种方法的补偿效果作了比较。仿真结果表明基于PID的复合泄漏补偿控制方法效果更好,超调量降低至3.4%,最大系统稳态误差减小至0.686%。     

开式变量泵控油压机系统控制特性研究

为解决大功率自由锻造油压机高能耗的问题,设计了一种开式变量泵控油压机系统。采用ADAMS和AMESim建立了开式变量泵控油压机系统联合仿真平台,对其常锻工况和快锻工况的控制特性进行了仿真研究。基于600kN锻造油压机实验平台,对其常锻工况和快锻工况的控制特性进行了验证,并将验证结果与仿真结果进行了对比。研究结果表明:开式变量泵控油压机系统能够满足技术要求,即常锻时操控性好,卸压无冲击,运行平稳;快锻（锻造频次80次/min）时,位置控制精度小于1mm。     

瞬变载荷下巨型水压机液压操作控制策略

通过对巨型水压机液压操作控制系统的负载分析得知,其负载即分配阀心开启力在控制过程中出现瞬变,且变化幅度很大,影响控制系统的鲁棒性和控制精度。针对该载荷特点,提出PID-H∞串级闭环控制策略,将液压操作控制系统的瞬变载荷当成控制系统的干扰信号,设计控制器,建立数学模型。将该控制策略应用于300 MN模锻水压机液压操作控制系统,对单一PID控制和PID－H∞复合控制进行仿真比较。仿真结果和工业应用表明,采用PID-H∞串级闭环控制较单一PID控制能更好地抑制瞬变载荷的干扰作用,提高系统的鲁棒性和控制精度。     

双锻造操作机大车行走系统控制方法探析

双锻造操作机配合压机联动完成大型高精长轴类锻件的锻造,可以有效提高锻造效率,提升锻件品质。针对双操作机夹持锻件同步行走控制难题,以燕山大学的两台20 kN锻造操作机为研究对象,综合考虑了吊挂系统、大车行走机械和液压系统的特点,搭建了双锻造操作机大车行走系统的数学模型。在此基础上,仿真研究了独立反馈位置同步控制方法、位置速度复合独立反馈同步控制方法和位置速度复合状态差值校正同步控制方法对双操作机大车行走系统控制特性的影响。仿真结果表明,对于动力性能差异较大的两台重载机械手,基于位置速度复合状态差值校正同步控制方法的控制效果最为理想,同时设定操作机A和操作机B的给定位移200 mm、加速度1000 mm/s2时,双操作机大车行走系统的动作响应时间为105 s,同步位置误差为［-0.28 mm,0.02 mm］。研究结果可为双锻造操作机控制提供技术支撑和理论指导,对于提升锻造产品质量和实现锻造生产线的智能控制具有重要意义。