CN113351817A - 一种锻压机的柔性控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锻压机的柔性控制方法，属于锻压机控制技术领域，其特征在于，包括如下步骤：S100、锻压速度控制，通过检测锻压机的滑块速度，进而输入油缸的流量大小以调整锻压速度；S200、柔性压力控制，通过控制锻压机的合模缸持压压力及三级卸压与比例溢流控制实现柔性卸压控制。通过采用上述技术方案，本发明基于积分分离PID法的压制速度控制方法；进行滑块行程实时监测，针对卸载过程对车轮车形质量影响，结合三级卸压阀组与比例溢流阀余弦曲线控制方法进行锻压机柔性卸压控制。
Description
技术领域
本发明属于锻压机控制技术领域，具体涉及一种锻压机的柔性控制方法。
背景技术
目前，随着我国现代化建设的快速稳步推进，航空航天、铁路、汽车等装备制造业快速发展，对各类机床的性能要求也越来越高。锻压机作为压力加工机械，也不断的向高压、大流量、自动化等方向发展，性能有了很大提升。我国大型锻压机已达到较先进水平，但锻造锻压机在锻件质量、设备运转周期、可靠性和生产成本等方面依然存在问题。尤其卸压过程，是锻压机工作循环中的重要环节。如果卸压过慢则卸压时间过长，卸压过快则产生卸压冲击现象，即机器在瞬时振动剧烈并发出巨大声晌甚至会出现管道破裂和液压阀件损坏。这使得解决锻压机锻压速度的柔性控制问题，及锻压机柔性卸压控制问题，是保证卸压稳定性的同时减少卸压时间、提高快锻频率，是提高快锻设备性能的关键所在。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种锻压机的柔性控制方法，保证卸压稳定性的同时减少卸压时间、提高快锻频率。
本发明的目的是提供一种锻压机的柔性控制方法，包括：
操作S100：锻压速度控制，通过检测锻压机的滑块速度，进而输入油缸的流量大小以调整锻压速度；
操作S200：柔性压力控制，通过控制合模缸持压压力及三级卸压与比例溢流控制实现柔性卸压控制。
在本公开实施例中，所述操作S100包括：
操作S110：由位移传感器检测所述滑块位移量；
操作S120：根据所述滑块位移量由PLC参考时间量得出速度参数，所述速度参数与设定速度参数进行比较，将速度差即偏移量转换为电信号，经过放大输出控制信号；
操作S130：所述控制信号作用于进口的比例流量控制阀，进而控制输入油缸的流量大小以调整锻压速度。
在本公开实施例中，所述操作S120通过离散PID控制方法。
进一步地，所述离散PID控制方法，根据采样时刻的偏差计算控制量，利用外接矩阵法进行数值积分，一阶后向差分进行数值微分，可得到位置PID控制公式为：
式中，ui为输出，T为采样周期，Kp为比例系数，TI为积分时间，TD为微分时间，ei为偏差值，ei-1为上一次偏差值。
在本公开实施例中，所述操作S200包括：
操作S210：通过柔性比例压力控制对合模缸持压压力进行控制，压力测量元件采用压力传感器，在加压与卸压过程中实时调压；
操作S220：通过三级卸压阀组与比例溢流阀余弦曲线控制结合，实现柔性卸压控制，从而保证平稳快速卸压。
进一步地，所述操作S210通过比例溢流阀实现所述柔性比例压力控制。
进一步地，所述操作S210通过积分分离的PID控制算法控制所述比例溢流阀。
进一步地，所述积分分离PID控制算法的柔性卸压控制原理式为：
式中，ui为输出，T为采样周期，Kp为比例系数，TI为积分时间，TD为微分时间，ei为偏差值，ei-1为上一次偏差值，α为积分分离开关系数。
在本公开实施例中，所述操作S220通过所述三级卸压阀组能够将油缸内的压力卸掉，卸压过程中通过所述余弦曲线控制，调节比例溢流阀随时间开口，实现平稳快速卸压。
在本公开实施例中，所述三级卸压阀组工作过程为，第一级卸压时YV1带电后4#阀换向，第二级3#阀卸压开启，第三极随即1#阀卸压开启；
其中，为了减少卸压过快产生的冲击和震动，开始1#阀要慢开，为此要调节2#阀的开口大小，当5#阀开启后，6#阀就全开，此时1#阀上腔的压力就从6#阀的侧面进入从上到下反向的流出，经3#阀卸压。
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明通过积分分离PID控制的压制速度控制方法，实现了锻压机锻压速度的柔性控制；以及
本发明结合三级卸压阀组与比例溢流阀余弦曲线控制进行锻压机柔性卸压控制，实现了快速平稳卸压。
附图说明
图1为本发明优选实施例的流程图。
图2为本发明优选实施例中锻压速度控制操作流程图。
图3为本发明优选实施例中柔性压力控制操作流程图。
图4为本发明优选实施例中三级卸压阀组液压原理图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
如图1至图4所示，本发明的技术方案为：
一种锻压机的柔性控制方法，基于积分分离PID法的压制速度控制方法；进行滑块行程实时监测，针对卸载过程对车轮车形质量影响，结合三级卸压阀组与比例溢流阀余弦曲线控制方法进行锻压机柔性卸压控制。
具体包括如下步骤：
操作S100：锻压速度控制，通过检测锻压机的滑块速度，进而输入油缸的流量大小以调整锻压速度；
操作S200：柔性压力控制，通过控制合模缸持压压力及三级卸压与比例溢流控制实现柔性卸压控制。
在本公开实施例中，如图2所示，所述操作S100包括：
操作S110：由位移传感器检测所述滑块位移量；
操作S120：根据所述滑块位移量由PLC参考时间量得出速度参数，所述速度参数与设定速度参数进行比较，将速度差即偏移量转换为电信号，经过放大输出控制信号；
操作S130：所述控制信号作用于进口的比例流量控制阀，进而控制输入油缸的流量大小以调整锻压速度。
在本公开实施例中，所述操作S120通过离散PID控制方法。
所述离散PID控制方法，根据采样时刻的偏差计算控制量，利用外接矩阵法进行数值积分，一阶后向差分进行数值微分，可得到位置PID控制公式为：
式中，ui为输出，T为采样周期，Kp为比例系数，TI为积分时间，TD为微分时间，ei为偏差值，ei-1为上一次偏差值。
在本公开实施例中，如图3所示，所述操作S200包括：
操作S210：通过柔性比例压力控制对合模缸持压压力进行控制，压力测量元件采用压力传感器，在加压与卸压过程中实时调压；
操作S220：通过三级卸压阀组与比例溢流阀余弦曲线控制结合，实现柔性卸压控制，从而保证平稳快速卸压。
所述操作S210通过比例溢流阀实现所述柔性比例压力控制。
所述操作S210通过积分分离的PID控制算法控制所述比例溢流阀。
所述积分分离PID控制算法的柔性卸压控制原理式为：
式中，ui为输出，T为采样周期，Kp为比例系数，TI为积分时间，TD为微分时间，ei为偏差值，ei-1为上一次偏差值，α为积分分离开关系数。
在本公开实施例中，所述操作S220通过所述三级卸压阀组能够将油缸内的压力卸掉，卸压过程中通过所述余弦曲线控制，调节比例溢流阀随时间开口，实现平稳快速卸压。
在本公开实施例中，所述三级卸压阀组工作过程为，第一级卸压时YV1带电后4#阀换向，第二级3#阀卸压开启，第三极随即1#阀卸压开启；
其中，为了减少卸压过快产生的冲击和震动，开始1#阀1要慢开，为此要调节2#阀2的开口大小，当5#阀5开启后，6#阀6就全开，此时1#阀上腔的压力就从6#阀的侧面进入从上到下反向的流出，经3#阀3卸压。
具体地，在本公开实施例中，锻压速度控制采用位移传感器装置进行滑块行程检测，行程及位置转换点可直接在触摸屏上显示和设定，显示和测量精度达到0.01mm，重复定位精度在±0.1mm。
电气控制系统由位移传感器检测滑块位移量，由PLC参考时间量得出速度参数，与设定速度参数进行比较，将速度差即偏移量转换为电信号，经过放大，输出给进口的比例流量控制阀控制输入油缸的流量大小以调整锻压速度。油缸的升降带动锻压机锻压部分的升降。
采用PLC作为控制器，采用积分分离PID控制方法，根据采样时刻的偏差计算控制量，利用外接矩阵法进行数值积分，一阶后向差分进行数值微分，可得到位置PID控制公式：
式中：ui为输出；T为采样周期；Kp为比例系数；Ti为积分时间；Td为微分时间；ei为偏差值；ei-1为上一次偏差值。
在本公开实施例中，柔性卸压控制合模缸持压压力控制，压力测量元件采用压力传感器，在加压与卸压过程中实时调压，控制元件采用比例溢流阀，并通过触摸屏可以实现滑块压力的数显和数控，滑块压力可从公称力的15～100％内无级调节，显示精度为0.1MPa，保压时间可以预置，范围0～999秒，滑块的卸压过程采用柔性比例控制的方法达到快速平稳卸压的目的，从而保证制件成型的质量。
基于积分分离PID控制算法的柔性卸压控制原理见下式：
式中，ui为输出，T为采样周期，Kp为比例系数，TI为积分时间，TD为微分时间，ei为偏差值，ei-1为上一次偏差值，α为积分分离开关系数。
积分分离PID控制算法基本思路为：当偏差大于设定的临界偏差值时α＝0，即采用PD控制，可避免系统产生大的超调量；当偏差小于等于临界偏差值时α＝1，即采用PID控制，以保证系统的控制精度，临界偏差根据实际系统来定。采用积分分离的PID控制算法控制合模装置的比例溢流阀从而保证2～5MN的可调锁模缸压力稳定在±5％。
在本公开实施例中，采用三级卸压阀组与比例溢流阀余弦曲线控制结合的方法实现柔性卸压控制从而保证主缸及其管路平稳快速卸压。
主缸采用三级卸压阀组，第一级卸压时YV1带电后4#阀4换向，第二级3#阀3卸压开启，第三极随即1#阀1卸压开启。为了减少卸压过快产生的冲击和震动，开始1#阀1要慢开，为此要调节2#阀2的开口大小。当5#阀5开启后，6#阀6就全开，此时1#阀1上腔的压力就从6#阀6的侧面进入从上到下反向的流出，经3#阀3卸压。
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开一种锻压机高精度柔性控制方法有了清楚的认识。
综上所述，本公开提供了一种锻压机高精度柔性控制方法，上述锻压机高精度柔性控制方法基于积分分离PID法的压制速度控制方法；进行滑块行程实时监测，针对卸载过程对车轮车形质量影响，结合三级卸压阀组与比例溢流阀余弦曲线控制方法进行锻压机柔性卸压控制。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种锻压机的柔性控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S100、锻压速度控制，通过检测锻压机的滑块速度，进而输入油缸的流量大小以调整锻压速度；
S200、柔性压力控制，通过控制锻压机的合模缸持压压力及三级卸压与比例溢流控制实现柔性卸压控制。
2.根据权利要求1所述锻压机的柔性控制方法，其特征在于，所述S100具体为：
S110、由位移传感器检测所述滑块位移量；
S120、根据所述滑块位移量由PLC参考时间量得出速度参数，所述速度参数与设定速度参数进行比较，将速度差转换为电信号，经过放大输出控制信号；
S130、所述控制信号作用于进口的比例流量控制阀，进而控制输入油缸的流量大小以调整锻压速度。
3.根据权利要求2所述锻压机的柔性控制方法，其特征在于，所述S120通过积分分离PID控制方法。
4.根据权利要求3所述锻压机的柔性控制方法，其特征在于，所述积分分离PID控制方法，根据采样时刻的偏差计算控制量，利用外接矩阵法进行数值积分，一阶后向差分进行数值微分，得到位置PID控制公式为：
式中，ui为输出，T为采样周期，Kp为比例系数，TI为积分时间，TD为微分时间，ei为偏差值，ei-1为上一次偏差值。
5.根据权利要求1所述锻压机的柔性控制方法，其特征在于，所述S200具体：
S210、通过柔性比例压力控制对合模缸持压压力进行控制，压力测量元件采用压力传感器，在加压与卸压过程中实时调压；
S220、通过三级卸压阀组与比例溢流阀余弦曲线控制结合，实现柔性卸压控制。
6.根据权利要求5所述锻压机的柔性控制方法，其特征在于，所述S210通过比例溢流阀实现所述柔性比例压力控制。
7.根据权利要求6所述锻压机的柔性控制方法，其特征在于，所述S210通过积分分离PID控制算法控制所述比例溢流阀。
8.根据权利要求7所述锻压机的柔性控制方法，其特征在于，所述积分分离PID控制算法的柔性卸压控制原理式为：
式中，ui为输出，T为采样周期，Kp为比例系数，TI为积分时间，TD为微分时间，ei为偏差值，ei-1为上一次偏差值，α为积分分离开关系数。
9.根据权利要求5所述锻压机的柔性控制方法，其特征在于，在所述S220中，通过所述三级卸压阀组能够将油缸内的压力卸掉，卸压过程中通过所述余弦曲线控制，调节比例溢流阀随时间开口。
10.根据权利要求5-9任一项所述锻压机的柔性控制方法，其特征在于，所述三级卸压阀组工作过程为，第一级卸压时YV1带电后4#阀换向，第二级3#阀卸压开启，第三极随即1#阀卸压开启；
开始时刻，1#阀要慢开，调节2#阀的开口大小；当5#阀开启后，6#阀就全开，此时1#阀上腔的压力就从6#阀的侧面进入从上到下反向的流出，经3#阀卸压。
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