鍛造液壓機(jī)同步控制方法研究

劉徹

【摘要】在工業(yè)水平快速提升的過程中，對大噸位鍛造液壓機(jī)的依賴性越來越強(qiáng)，受大噸位鍛造液壓機(jī)工作原理的影響，其多液壓缸同步和耦合的問題越來越受到關(guān)注，在此背景下，本文針對鍛造液壓機(jī)同步控制方法展開研究，為提升鍛造液壓機(jī)的性能做出努力。

【關(guān)鍵詞】鍛造液壓機(jī)；同步控制；方法

1鍛造液壓機(jī)同步控制原因分析

鍛造液壓機(jī)液壓缸同步驅(qū)動滑塊壓制胚料是保證獲取高精度鍛件的基本前提，但在鍛造液壓機(jī)對強(qiáng)度較大的胚料進(jìn)行壓制時，胚料在變形的過程中會產(chǎn)生一定的分布不均勻的抗力，使鍛造液壓機(jī)與設(shè)定的鍛造線路相偏離，進(jìn)而影響鍛件的精度，這對鍛造液壓機(jī)自身的使用壽命也會有較大的影響，雖然在理論上將等量的壓力油向工作面積相同的液壓缸輸入可以保證鍛造液壓機(jī)同步運(yùn)行，但實際上運(yùn)行中的鍛造液壓機(jī)會受到摩擦阻力、制造精度、結(jié)構(gòu)彈性變形等多方面因素的影響，使同步控制的難度加大?，F(xiàn)階段同步控制的方式較多，如機(jī)械同步、電氣反饋同步、液壓同步等。

2鍛造液壓機(jī)同步控制方法分析

2.1常規(guī)控制方法

現(xiàn)階段針對多液壓缸的鍛造液壓機(jī)進(jìn)行同步控制的常規(guī)方法主要包括以下幾種：

（1）并聯(lián)調(diào)速閥方法。此方法即在將調(diào)速閥串接于液壓缸回油路的基礎(chǔ)上再進(jìn)行并聯(lián)，進(jìn)而使兩個液壓缸的運(yùn)動速度實踐同步，此種控制方法直接針對液壓缸的運(yùn)行速度進(jìn)行調(diào)控，在可操作性和針對性方面優(yōu)勢明顯，但受到不同調(diào)速閥性能的差異以及載荷等因素的影響，此種控制方法在控制液壓缸運(yùn)行速度的同時又被其他因素影響，控制的精度較低。（2）分流集流閥方法。此方法即利用分流集流閥在負(fù)載變化補(bǔ)償方面的性能，可以使工作面積相同的液壓缸的流量一致，進(jìn)而實現(xiàn)同步的目的，在應(yīng)用的過程中雖然在操作和荷載變化的適應(yīng)性等方面優(yōu)勢明顯，但同步回路的精確度仍較低。（3）同步馬達(dá)方法。此方法是在將結(jié)構(gòu)和排量相同的液壓馬達(dá)軸剛性連接的基礎(chǔ)上，將同等油液向同等工作面積的液壓缸輸入，進(jìn)而實現(xiàn)同步。然后，帶補(bǔ)償裝置的液壓缸串聯(lián)方法，此方法是在對多個液壓缸串聯(lián)的基礎(chǔ)上，保證液壓缸工作腔的工作面積、進(jìn)出流量等相同，進(jìn)而實現(xiàn)液壓缸升降運(yùn)動的同步。（4）機(jī)械同步控制方法。此方法是直接利用導(dǎo)向軌道使制幾個油缸強(qiáng)制同步，可見此方法直接針對液壓缸的運(yùn)行速度進(jìn)行控制，而且采用的方式直接、有效，所以現(xiàn)階段應(yīng)用的范圍較廣泛，但此控制方法對導(dǎo)向軌道的性能依賴性較強(qiáng)，同時在機(jī)械強(qiáng)制控制的過程中會產(chǎn)生較大的摩擦，使機(jī)械自身的性能受到影響，控制的精準(zhǔn)性會受到控制時間的影響，對針對性的設(shè)備維護(hù)、調(diào)試等具有較強(qiáng)烈的依賴。（5）比例調(diào)速閥方法。此方法是將普通的調(diào)速閥與比例調(diào)速閥共同構(gòu)成同步回路，分別對液壓缸進(jìn)行控制，在液壓缸的位置發(fā)生偏差的情況下，可以得到及時有效的檢測，進(jìn)而通過對比例調(diào)速閥的開口大小的針對性調(diào)節(jié)，保證同步的效果，此控制方法的控制精度較高，所以應(yīng)用的范圍相對較廣泛。以上方法現(xiàn)階段的應(yīng)用技術(shù)均較成熟，但由于其各有優(yōu)缺點(diǎn)，在具體應(yīng)用的過程中應(yīng)結(jié)合實際情況進(jìn)行靈活的選擇，實踐證明在必要的情況下將兩種以上控制方法結(jié)合應(yīng)用也具有一定的可行性。

2.2多智能協(xié)調(diào)控制方法

多智能協(xié)調(diào)控制方法使在對虛擬軸進(jìn)行跟蹤的基礎(chǔ)上，對多個移動平臺進(jìn)行控制，使其達(dá)到協(xié)調(diào)運(yùn)動水平，或在使多個液壓缸之間進(jìn)行信息的有效交換，使液壓缸的運(yùn)行狀態(tài)保持一致，或通過以行為信息為基礎(chǔ)的多個機(jī)器人實現(xiàn)對液壓缸的“隊列”控制。此方法將計算機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力與仿真系統(tǒng)、常規(guī)同步控制方法等結(jié)合應(yīng)用，所以其具備智能、自動、準(zhǔn)確等性能特點(diǎn)，但對控制專業(yè)性的依賴性較強(qiáng)，在鍛造液壓機(jī)中應(yīng)用多智能協(xié)調(diào)控制方法，需要先對其運(yùn)行過程中的滑塊四角位移曲線、滑塊四角位移偏差響應(yīng)曲線、四個比例方向閥開度響應(yīng)曲線、滑塊四角速度曲線、四個液壓缸壓力曲線等進(jìn)行確定，實現(xiàn)空載狀態(tài)下的仿真，然后對帶載狀態(tài)和參數(shù)不斷發(fā)生變化是的狀態(tài)進(jìn)行仿真，進(jìn)而使鍛造液壓機(jī)多液壓缸的運(yùn)行狀態(tài)可以在仿真環(huán)境中進(jìn)行預(yù)測，利用仿真環(huán)境實現(xiàn)對控制方法的不斷優(yōu)化，是現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計水平提升的具體體現(xiàn)。

3鍛造液壓機(jī)同步控制方法的發(fā)展趨勢分析

截至目前同步控制的方法經(jīng)歷了經(jīng)典控制、現(xiàn)代控制和智能控制三個階段。

3.1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)同步控制

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)快速逼近非線性多輸入多輸出系統(tǒng)模型的機(jī)理，在一定程度上保證控制系統(tǒng)可以結(jié)合鍛造液壓機(jī)的工作環(huán)境、工作狀態(tài)等方面的變化，實施調(diào)整對液壓機(jī)運(yùn)動速度的控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法的抗干擾能力保證控制系統(tǒng)可以在環(huán)境中存在噪聲、干擾等不利因素的條件下對被測參數(shù)準(zhǔn)確的提取，保證自動控制的準(zhǔn)確性。此方法并未廣泛應(yīng)用，仍需進(jìn)一步完善，但可以將智能化、自動控制的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制法作為鍛造液壓機(jī)同步控制方法的發(fā)展趨勢之一。

3.2 PLC控制系統(tǒng)

現(xiàn)階段PLC控制系統(tǒng)在液壓同步控制中已經(jīng)得到應(yīng)用，而且效果較顯著，所以未來鍛造液壓機(jī)同步控制可利用相關(guān)的設(shè)計和應(yīng)用經(jīng)驗，對此種控制方法進(jìn)行優(yōu)化和應(yīng)用，PLC具有體積小、可操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且在應(yīng)用的過程中可以對數(shù)字量和模擬量進(jìn)行雙向控制，所以在同步控制方面應(yīng)用具有可行性。

結(jié)論

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段人們已經(jīng)認(rèn)識到，鍛造液壓機(jī)同步控制對保證鍛造精度的重要性，并有意識的對鍛造液壓機(jī)同步控制方法進(jìn)行探索，這是鍛造液壓機(jī)滿足鍛造工藝要求的必然選擇，所以相關(guān)研究應(yīng)深化開展。

參考文獻(xiàn)

[1]劉忠偉，青先麒.巨型模鍛液壓機(jī)同步系統(tǒng)的模糊PID控制研究[J].鍛壓技術(shù)，2015，04：89-96.