大型模鍛壓機低速運行分析和控制策略研究.pdf

1、現(xiàn)代航空、航天領(lǐng)域正朝著高可靠性、高使用壽命、輕量化等極端方向發(fā)展，高精度的大型復(fù)雜整體構(gòu)件是實現(xiàn)這一目標(biāo)的有效手段與技術(shù)途徑。高性能復(fù)雜整體模鍛件的等溫制造技術(shù)要求大慣量模鍛裝備必須在低速下穩(wěn)定運行，但復(fù)雜的多缸液壓驅(qū)動系統(tǒng)、時變的鍛件變形抗力與非線性摩擦力給大慣量裝備的低速穩(wěn)定運行帶來了極大的困難。為此，本文圍繞大慣量模鍛裝備的仿真建模、低速運行分析與穩(wěn)定性控制展開研究，主要研究內(nèi)容如下:
　　1)建立了模鍛裝備運動過程與鍛件

2、流變成形過程的聯(lián)合仿真模型。傳統(tǒng)的建模方法割裂了裝備運行和鍛件成形過程之間的聯(lián)系，難以分析裝備運行狀態(tài)對鍛造性能的影響，同時也難以掌握材料成形過程參數(shù)對模鍛裝備運行狀態(tài)的影響規(guī)律，導(dǎo)致大型模鍛裝備的低速性能無法保證。為此，建立了結(jié)合宏觀模鍛裝備運動過程與鍛件微觀流變成形過程的聯(lián)合仿真模型，反映了裝備運行與成形過程的相互影響關(guān)系，為低速運行性能分析提供了基礎(chǔ)。
　　2)分析了大型模鍛壓機的低速運行規(guī)律。首先，建立了模鍛低速運行過程的

3、動力學(xué)模型，并對該解析模型進行了數(shù)學(xué)分析，推導(dǎo)了摩擦與低速運行的關(guān)系，得到了動靜摩擦力之差和模型臨界速度對低速爬行的影響規(guī)律。其次，使用聯(lián)合仿真平臺驗證了這些規(guī)律的正確性，并得到了導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)爬行的參數(shù)區(qū)域，同時還分析了鍛件流變成形過程中的變形抗力對低速性能的影響。
　　3)針對非線性鍛件變形抗力、非線性摩擦力和未知干擾下的復(fù)雜模鍛過程穩(wěn)定運行控制問題，提出了內(nèi)外層結(jié)合的控制策略:內(nèi)層采用傳統(tǒng)的PID控制，降低速度的波動，起粗調(diào)作

4、用;外層采用子空間辨識與模型預(yù)測控制技術(shù)相結(jié)合的控制方法，起精確調(diào)控的作用。結(jié)果表明，新的控制方法能保證大慣量模鍛裝備在速下平穩(wěn)運行，且比傳統(tǒng)的模鍛裝備控制方法具有更好的效果。
　　4)針對負(fù)載變化、速度切換、外干擾等導(dǎo)致大型模鍛裝備運行速度出現(xiàn)波動甚至突變的問題，提出了“在線建模+多控制器集成”的自適應(yīng)控制策略，該方案針對時變系統(tǒng)的特性，采用兩種控制器的加權(quán)控制方法，兩種控制器分別是控制精度高的模型預(yù)測控制器和魯棒性較好的模糊P