一种基于MRFAC的液压双缸同步控制系统的制作方法

本发明涉及一种基于MRFAC的液压双缸同步控制系统，适用于机械领域。

背景技术：

模具研配压力机是汽车、塑料、压铸等工业中制造、精修大中型模具的关键设备之一。随着我国模具现代化科学技术的不断进步和发展，大多数模具制造企业已经完成了从人工锤击合模到模具研配压力机自动合模的转变，可是目前很少有国内研制的成型产品，绝大多数大中型企业修理模具的机械都为非国产(大陆地区)，如海南马自达模具车间的模具研配压力机是从台湾迪斯油压工业有限公司引进的，这样不仅大大提高了成本，而且模具的修理比较困难。而频频更换价值很高的模具是一种资金的浪费，因此高精度研配液压机的研制就显得比较迫切，具有很大的市场应用价值与潜力。而研配压力机的液压控制系统是保证压力机研配精度的关键。

技术实现要素：

本发明提出了一种基于MRFAC的液压双缸同步控制系统，通过比较常用的液压典型同步回路，结合模具研配压力机的设计要求，确定了在主油路上采用双比例流量阀，并且在旁路采用伺服阀同时控制的双缸同步下行控制方案。

本发明所采用的技术方案是。

所述同步控制系统的双缸下行过程中的粗略同步的实现，比例流量阀1接收位移指令信号，比例流量阀2同时接收速度信号及两液压缸位移的偏差信号，这样缸1为主动缸，缸2为从动缸，改变指令信号即可改变两缸的位移。信号由压力机控制系统主控制器(如PLC)给出，电控器将其输入电压转换为两个比例阀的控制电流，控制阀的流量，从而控制缸的工作速度。通过光栅位移传感器L1 , L2测出缸即时位移，其输出值为电压V_L1、V_L2，V_L1与V_L2的差值反映了两缸同步误差，将其作为反馈电路输入，经放大作为系统负反馈叠加至系统输入端，从而即时修正位移，确保双缸的同步运行。其优点是：在闭环控制的情况下，只有一个比例流量阀起自动调节作用，另一个起固定节流的作用，因此相当于装了一个备用阀，这种余度设计提高了系统的可靠性。

所述控制系统的研配过程中，由于比例阀存在死区及严重的流量非线性，尽管在双缸下行过程中可以保证一定程度的同步精度，可是在动梁与下梁合模的过程中应用比例流量阀无法满足模具研配的精度要求，因此在此甚础上，设计了一个伺服阀控制的双缸同步，从而使动梁与下梁精确合模定位，当达到上下模具合模的指定位置时，伺服阀开始工作，缸1为主动缸，位移传感器Ll , L2分别检测两缸的位置信号，将两位置信号进行比较，经放大电路放大后，输人到伺服阀中形成偏差信号，从而对缸2进行补油或放油，直到两缸同步运行。此系统按输人的电流信号来控制液流的方向，亦为闭环控制。

所述同步控制为两个阶段，研配过程关系到合模的精度，并最终影响模具研配的质量，需要重点分析与讨论。这一阶段中的控制元件为电液伺服阀，执行元件为液压缸，反馈元件为光栅位移传感器。因此，必须对这几个关键部件进行数学建模，以便对此阶段的控制系统进行分析。

所述电液伺服系统的非线性特性和参数不确定性是制约其控制算法发展的两个主要因素，而且它们的非线性环节又是未知和时变的。模糊控制在解决复杂的、不清楚的、不确定的系统时显得非常有效。这是因为模糊控制由语言性控制规则构成，对于输入和输出变量之间的关系，采用条件语句描述，因而不需要系统精确的数学模型，可应用于数学模型不确定甚至模型未知的系统。此外，将模糊控制与自适应控制相结合，也有其独特的优势。因为自适应控制需要辨识出对象精确的数学模型，并且自适应机构一般较复杂，因而在工程应用中，其实时性受到一定的限制。而用模糊控制器进行参数整定不需要进行参数自适应律的推导，这是其他方法所不可比拟的。

当液压伺服系统的动态参数发生变化时，自适应机构根据广义误差。及其变化率de/dt的大小，通过模糊自适应机构给出一个调节信号反馈到可调系统中，以保证液压伺服系统的输出准确地跟随缸1的输出。研究表明：调整输人模糊控制器的量化因子和比例因子，实际上是把模糊控制器中的论域划分压缩或者扩张，与变论域模糊控制系统本质上相同。在此通过模糊因子自调整律实时调整模糊自适应机构的输入输出因子，实现变论域模糊控制，实际上等于增加了模糊规则，从而提高了模糊自适应机构输出调整精度。

本发明的有益效果是：加有MRFAC控制的从动缸的响应收敛得更快，而且在整个时间历程上能很好地跟踪缸的位移，从而实现模具研配的精确同步控制，利用增大开环增益和限带白噪声来模拟叠加于输入的外界干扰。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的模具研配压力机同步系统原理图。

图2是本发明的主动缸电液伺服控制系统的方框图。

图3是本发明的模型参考模糊自适应控制原理图。

图中：1、2.液压缸； 3、4.比例流量阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，同步控制系统的双缸下行过程中的粗略同步的实现，比例流量阀1接收位移指令信号，比例流量阀2同时接收速度信号及两液压缸位移的偏差信号，这样缸1为主动缸，缸2为从动缸，改变指令信号即可改变两缸的位移。信号由压力机控制系统主控制器(如PLC)给出，电控器将其输人电压转换为两个比例阀的控制电流，控制阀的流量，从而控制缸的工作速度。通过光栅位移传感器L1 , L2测出缸即时位移，其输出值为电压V_L1、V_L2，V_L1与V_L2的差值反映了两缸同步误差，将其作为反馈电路输入，经放大作为系统负反馈叠加至系统输入端，从而即时修正位移，确保双缸的同步运行。其优点是：在闭环控制的情况下，只有一个比例流量阀起自动调节作用，另一个起固定节流的作用，因此相当于装了一个备用阀，这种余度设计提高了系统的可靠性。

控制系统的研配过程中，由于比例阀存在死区及严重的流量非线性，尽管在双缸下行过程中可以保证一定程度的同步精度，可是在动梁与下梁合模的过程中应用比例流量阀无法满足模具研配的精度要求，因此在此甚础上，设计了一个伺服阀控制的双缸同步，从而使动梁与下梁精确合模定位，当达到上下模具合模的指定位置时，伺服阀开始工作，缸1为主动缸，位移传感器Ll , L2分别检测两缸的位置信号，将两位置信号进行比较，经放大电路放大后，输人到伺服阀中形成偏差信号，从而对缸2进行补油或放油，直到两缸同步运行。此系统按输人的电流信号来控制液流的方向，亦为闭环控制。

如图2，同步控制为两个阶段，研配过程关系到合模的精度，并最终影响模具研配的质量，需要重点分析与讨论。这一阶段中的控制元件为电液伺服阀，执行元件为液压缸，反馈元件为光栅位移传感器。因此，必须对这几个关键部件进行数学建模，以便对此阶段的控制系统进行分析。

电液伺服系统的非线性特性和参数不确定性是制约其控制算法发展的两个主要因素，而且它们的非线性环节又是未知和时变的。模糊控制在解决复杂的、不清楚的、不确定的系统时显得非常有效。这是因为模糊控制由语言性控制规则构成，对于输入和输出变量之间的关系，采用条件语句描述，因而不需要系统精确的数学模型，可应用于数学模型不确定甚至模型未知的系统。此外，将模糊控制与自适应控制相结合，也有其独特的优势。因为自适应控制需要辨识出对象精确的数学模型，并且自适应机构一般较复杂，因而在工程应用中，其实时性受到一定的限制。而用模糊控制器进行参数整定不需要进行参数自适应律的推导，这是其他方法所不可比拟的。

如图3，当液压伺服系统的动态参数发生变化时，自适应机构根据广义误差。及其变化率de/dt的大小，通过模糊自适应机构给出一个调节信号反馈到可调系统中，以保证液压伺服系统的输出准确地跟随缸1的输出。研究表明：调整输入模糊控制器的量化因子和比例因子，实际上是把模糊控制器中的论域划分压缩或者扩张，与变论域模糊控制系统本质上相同。在此通过模糊因子自调整律实时调整模糊自适应机构的输入输出因子，实现变论域模糊控制，实际上等于增加了模糊规则，从而提高了模糊自适应机构输出调整精度。