倾转式浇铸机定量浇铸控制方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种倾转式浇铸机定量浇铸控制方法及 系统。
【背景技术】
[0002] 铸造是现代工业中有着广泛的应用的金属加工成型技术。目前我国部分工厂仍然 采用人工浇铸的工作方式，这种生产方式下工人劳动强度大、安全性不高，另外生产的铸件 也存在精度低、废品率高等缺陷。因此，需要对浇铸过程进行有效控制，以达到提高铸件质 量的目的。
[0003] 为实现对浇铸过程的有效控制，现有技术中存在一种倾转式浇铸机。如图1所示， 该倾转式浇铸机包括支架100、电炉200和油栗300,在支架100上设置有电炉200,该电炉 200的一边与支架100的顶端活动连接。在电炉200与支架100之间还设置有油栗300。该 油栗300可以将电炉200顶起，使电炉200围绕与支架100的连接处进行旋转，从而使电炉 200内的熔体流出。因此，通过比例阀、换向阀、卸荷阀（图1中未示出）等控制油栗300可 以调整电炉200的角度，进而控制熔体的流出量。一方面，由于浇铸对象是高温熔体，从电 炉倒出后，温度急剧下降，温度不足将严重影响铸件的质量，这就要求控制系统应响应快、 动作迅速，且不允许超调；但该倾转式浇铸机时由于金属熔体密度大，装满熔体的电炉质量 大、惯性大，如果动作过快容易出现超调；另一方面，一般控制方法要求建立准确的被控对 象数据模型，但油栗、电炉等被控对象建模困难，给控制带来了困难。
[0004] 为此，在保证无超调的前提下提高系统的响应速度和稳定性是控制器设计的一 个研究重点。目前，倾转式饶铸机定量饶铸的控制策略主要有：（1)恒流量饶铸，根据流量 与转角的对应关系，建立熔体流量的数学模型。该方法可以每个角度对应一个流量，实现流 量控制。但是角度划分的精度直接影响到流量控制精度：角度划分大，则精度差；划分小， 则计算的数据量大，需要提高控制器性能。另外，建立跟踪模型也存在困难。（2)定量浇铸， 建立浇铸体积与转角的关系，采用区间控制以及增量控制，实现定量控制，该方法不需要进 行复杂流体力学模型分析，控制策略简单、计算简便。但是，控制精度不高，抗干扰能力差。
【发明内容】
[0005] 本发明的其中一个目的在于提供一种倾转式浇铸机定量浇铸控制方法及系统，以 解决现有技术中需要建立跟踪模型困难以及控制精度不高的技术问题。
[0006] 为此目的，第一方面，本发明实施例提供了一种倾转式浇铸机定量浇铸控制方法， 包括：
[0007] 计算电炉向浇包浇铸熔体的浇铸重量；
[0008] 根据所述浇铸重量与设定浇铸重量获取浇铸重量偏差，并计算浇铸重量偏差变化 率；
[0009] 根据所述浇铸重量偏差与所述浇铸重量偏差变化率查找模糊控制表获取控制信 号。
[0010] 可选地，所述计算电炉向浇包浇铸熔体的浇铸重量的步骤，包括：
[0011] 利用角度传感器采集电炉转角，其中，所述电炉转角为熔体从电炉流出时电炉上 平面与水平面的夹角；
[0012] 根据所述电炉转角计算电炉内熔体的剩余重量；
[0013] 根据电炉内熔体的初始重量与所述剩余重量获得浇铸重量。
[0014] 可选地，所述根据所述电炉转角计算电炉内熔体的剩余重量的步骤，包括：
[0015] 利用BP神经网络模块拟合现场数据，建立电炉转角-熔体质量关系模型；
[0016] 根据电炉转角结合所述电炉转角-熔体质量关系模型计算电炉内熔体的剩余重 量。
[0017] 可选地，还包括实时修正电炉转角-熔体质量关系模型的步骤，具体包括：
[0018] 当电炉内熔体浇铸完成后，将本次浇铸过程的数据加入到所述BP神经网络模块 进行训练；
[0019] 根据所述BP神经网络模块训练结果修正所述电炉转角-熔体质量关系模型。
[0020] 可选地，所述计算电炉向浇包浇铸熔体的浇铸重量的步骤还包括：利用重量传感 器采集浇包质量获取浇铸重量。
[0021] 可选地，根据所述浇铸重量偏差与所述浇铸重量偏差变化率查找模糊控制表获取 控制信号的步骤包括：
[0022] 对浇铸重量偏差与浇铸重量偏差变化率进行量化，获得量化后的偏差和偏差变化 率；
[0023] 通过隶属度函数分别将量化后的偏差与偏差变化率映射到对应的模糊集合，获得 模糊输入偏差与模糊输入偏差变化率；
[0024] 根据模糊输入偏差和模糊输入偏差变化率，查找模糊控制表获得模糊输出信号；
[0025] 利用最大隶属度法将隶属度最大的元素赋值给所述模糊输出信号，获得清晰输出 信号；
[0026] 将所述清晰输出信号与比例因子计算后获得控制信号。
[0027] 第二方面，本发明实施例还提供了一种倾转式浇铸机定量浇铸控制系统，包括：
[0028] 计算模块，用于计算电炉向浇包浇铸熔体的浇铸重量；
[0029] 比较模块，用于根据浇铸重量与设定浇铸重量获取浇铸重量偏差，并计算浇铸重 量偏差变化率；
[0030] 模糊控制器，用于根据所述饶铸重量偏差与所述饶铸重量偏差变化率查找模糊控 制表获取控制信号。
[0031] 可选地，所述计算模块包括：
[0032] 电炉转角计算子模块，用于利用角度传感器采集电炉转角；
[0033] 剩余重量计算子模块，用于根据所述电炉转角计算电炉内熔体的剩余重量；
[0034] 浇铸重量计算子模块，用于根据电炉内熔体的初始重量与所述剩余重量获得浇铸 重量。
[0035] 可选地，所述计算模块，还用于利用重量传感器采集浇包质量获取浇铸重量。
[0036] 可选地，所述模糊控制器包括：
[0037] 量化计算子模块，用于对浇铸重量偏差与浇铸重量偏差变化率进行量化，获得量 化后的偏差和偏差变化率；
[0038] 模糊计算子模块，用于通过隶属度函数分别将量化后的偏差与量化后的偏差变化 率映射到对应的模糊集合，获得模糊输入偏差与模糊输入偏差变化率；
[0039] 模糊输出信号获取子模块，用于根据模糊输入偏差和模糊输入偏差变化率，查找 模糊控制表获得模糊输出信号；
[0040] 清晰输出信号获取子模块，用于利用最大隶属度法将隶属度最大的元素赋值给所 述模糊输出信号，获得清晰输出信号；
[0041] 控制信号获取子模块，用于将所述清晰输出信号与比例因子计算后获得控制信 号。
[0042] 本发明实施例获取电炉向浇包浇铸熔体重量，从而得到浇铸重量与设定浇铸重量 之间的浇铸重量偏差以及浇铸重量偏差变化率，然后根据模糊控制表获取控制信号，对浇 铸熔体重量进行控制。本发明实施例提供的控制方法可以避免对复杂被控对象数学建模和 流体力学分析过程，简化了控制器的负担。
【附图说明】
[0043] 通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理 解为对本发明进行任何限制，在附图中：
[0044]图1是定点倾转式浇铸机机械结构简化图；
[0045] 图2是本发明实施例所提供的一种定点倾转式浇铸机控制系统结构示意图；
[0046] 图3是图2中定点倾转式浇铸机控制系统的控制器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0047] 下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施 例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0048] 实施例一
[0049] 本发明实施例提供了一种倾转式浇铸机定量浇铸控制方法，包括：
[0050] S100、计算电炉向浇包浇铸熔体的浇铸重量；
[0051] S200、根据所述浇铸重量与设定浇铸重量获取浇铸重量偏差，并计算浇铸重量偏 差变化率；
[0052] S300、根据所述浇铸重量偏差与所述浇铸重量偏差变化率查找模糊控制表获取控 制信号。
[0053] 下面对本发明提供的显示控制方法展开详细的说明。
[0054] 首先介绍S100、计算电炉向浇包浇铸熔体的浇铸重量的步骤。
[0055] 本发明实施例中，计算浇铸重量包括两种情况。其中，
[0056] 第一情况为内环反馈控制方式。在电炉刚开始浇铸时，浇铸速度相对较快，此时熔 体从电炉流出后落入中间浇包的冲击力比较大，容易引起重量传感器所检测的浇铸重量不 准确。本发明实施例在该过程中不采用重量传感器采集浇铸重量数据，而是采用内环反馈 控制方式，即此过程采集电炉转角，如图1所示，由于电炉浇筑过程中以电炉嘴作为转轴， 每一个电炉转角Θ对应的炉内熔体体积是固定的。其中电炉转角为电炉转角为熔体从电 炉流出时电炉上平面与水平面的夹角。利用电炉转角计算该电炉的浇铸量，通过间接方式 求解电炉浇铸量，可以避免熔体对浇包冲击力过大引起的检测数据不正确的问题。
[0057] 可选地，根据电炉转角计算电炉内熔体的剩余重量的步骤，包括：利用BP神经网 络模块拟合现场数据，建立电炉转角-熔体质量关系模型；根据电炉转角结合电炉转角-熔 体质量关系模型计算电炉内熔体的剩余重量。
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