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在巨型液压机加载过程中,由于模锻件各部位几何形状、温度等方面的差别以及泄漏、摩擦等原因导致其变形抗力的合力偏离液压机的中心,产生偏心力矩,使活动横梁(以下简称动梁)发生倾斜,从而影响到模锻件的加工成型精度,甚至影响到液压机本体和模具的安全,因此,动梁的同步平衡控制具有重要的意义。
巨型液压机具有非线性、强耦合、时变和时滞等特征,很难建立准确的数学模型,传统PID控制器很难达到理想的控制效果,具有调节时间长、参数整定困难、超调量大等弊端。针对系统特点,选用仿人智能控制,它对数学模型的依赖性弱,鲁棒性强,适应于非线性时变系统的控制。本文以仿人为指导思想,以安装四支纠偏缸的某巨型模锻液压机为研究对象,运用理论分析,数字仿真和试验验证的方法,对动梁的建模,同步控平衡制系统的设计与实验进行了研究,具体工作如下:
1)对巨型液压机的同步平衡系统的液压回路进行初步设计及分析,并确定系统的主要参数和工艺要求,在此基础上对动梁进行动力学分析,考虑油液弹性模量、粘性阻尼系数和泄露系数等因素的影响,建立系统的数学模型;
2)基于动梁的数学模型,提出了一种基于分姿态协调控制的仿人智能控制策略,设计了具有多模态的、分层递阶的仿人智能控制器。通过对复杂任务的分解,将活动横梁的运动工况划分为七种分姿态进行协调控制,分别构造了参数校正级和运行控制级。搭建了基于Matlab/Simulink的动梁仿真控制研究平台,对被动同步系统进行了变结构参数和复杂极限偏载作用下的仿真研究。仿真结果表明:相比PID控制的系统响应特性,仿人智能控制方法具有响应快,精度高,鲁棒性强和稳定性好等优点;
3)通过在3150KN试验测试性专用液压机上的实验研究来验证仿人智能控制方法的有效性,通过改变蝶形弹簧的高度来模拟不同框架刚度系数下的工况以及控制驱动缸调速阀的开口度来实现近似半波和全波复杂极限加载过程。经过多次重复实验,对实验结果进行分析可知,实验结果与仿真结果一致。