论文部分内容阅读
针对大型锻造设备工作中振动冲击大、精确控制难的问题,以液气锤为对象,研究了锻造设备系统的动力学特性、控制策略与控制技术。通过对液气锤原系统和工况分析,提出了以大流量三级插装阀组为执行元件控制液气锤进排油过程,实现液气锤控制中的快速响应;设计了一种定位悬锤、泄漏主动补偿的液压控制回路,实现了液气锤任意行程打击并保障了工作的安全性;设计了液气锤控制系统的检测回路,分别对液压系统的输出油液压力、工作腔的气体压力和锤头提升高度进行实时监控,实现了打击工况的安全检测;设计了基于打击数据样本和模糊自适应控制器的PLC控制策略,提出了液气锤的有效打击时间控制方法,实现液气锤打击的自动控制。根据液气锤系统构成、工作原理和工况特性,将液气锤整机动力学系统划分为三个子系统:机械系统(含气压系统)、液压系统和控制系统。基于不同工况分别研究了各子系统及其主要元器件的数学模型和动力学特征,并构建了相应工况下的各子系统及其主要元器件的动力学模型和液气锤整机动力学模型,研究了模型中参数的确定和计算方法。研究了系统动力学特性的数字仿真方法,利用仿真软件分别对机械系统的动力学特性、液压系统及其主要元器件大流量插装阀的动力学特性、控制系统主要元件的响应特性进行仿真。利用子系统仿真数据和液气锤设计参数,建立液气锤整机系统动力学特性模型并进行了仿真,研究了影响系统动态特性的因素,仿真结果与试验测试结果比较,证明了理论分析的正确性。研究了基于模糊神经网络的液气锤动态特性的控制理论及方法,提出了有效打击、有效打击时间、可控性和可控域概念,通过试验建立了不同打击工况下的有效打击数据样本。导出了控制系统的传递函数,建立了模糊神经网络的控制规则,并利用样本中数据对网络结构进行训练,通过仿真确定了模糊控制器的控制规则。通过实验,证明了这种控制方法具有良好的动态响应特性和稳定性。将上述研究成果应用到40t·m液气锤技术改造中,经过一个月的试生产后转入正式应用,到目前为止已经应用20个月,效果良好,误差均控制在0.03s以内,证明了理论研究结果的正确性。