一種控制油壓機滑塊下死點的方法
2023-07-14 13:48:21
專利名稱：一種控制油壓機滑塊下死點的方法
技術領域：
本發明屬於油壓機控制技術領域，涉及油壓機滑塊位置的控制，為ー種控制油壓機滑塊下死點的方法。
背景技術：
油壓機的工作原理是利用安裝在其上的滑塊反覆運動，使得毛坯材料產生塑性形變或分離達到無切屑。滑塊在運行到下死點時停機過早或過晚都會導致加工產品的不合格，甚至導致模具被直接破壞，因此對油壓機滑塊下死點的精確控制是十分必要的。目前油壓機控制系統主要分為開關閥控制方式與伺服閥控制方式兩種，開關閥控制方式主要通過接近開關的方式來對滑塊進行位置控制，這必然導致其精度不高，只能加 エー些對精度要求不高的產品。伺服閥控制方式能較準確地控制滑塊的位置，但目前國內伺服閥油壓機的控制系統主要被國外產品所壟斷，存在以下問題(1)專用的伺服閥控制系統價格昂貴，在設備的成本中所佔比例過大，企業為了節約成本，很多場合下不採用伺服閥控制系統，導致企業的產品精度不高，缺乏市場競爭力；(2)國外的專用控制系統安裝條件複雜，安裝不當達不到理想控制效果，而且使得控制系統的結構複雜，現場連線也較複雜；(3)増加了設備的維護與維修成本。另外現有的伺服閥控制滑塊位置的方式主要是由位置傳感器測量滑塊的當前實際位置，將測得的位置信號反饋給數控系統，數控系統根據反饋的位置信號調節滑塊的位移量，而油壓機系統在運行過程中不可避免的需要克服摩擦、油溫甚至機械上的傳導誤差， 使得其滑塊在停機過程中或上或下，不具有穩定的重複精度。
發明內容
本發明要解決的問題是現有的伺服閥油壓機控制系統主要為國外進ロ設備，成本高昂，維護成本高，使得油壓機的控制結構複雜，效果不理想。本發明的技術方案為一種控制油壓機滑塊下死點的方法，油壓機包括運動控制部件和位移測量部件，所述運動控制部件控制油壓機滑塊做上下直線往復運動；所述位移測量部件測量滑塊運動距離，應用於伺服閥控制模式的油壓機系統，位移測量部件測量的實際滑塊位置與滑塊目標位置之差構成伺服閥實際開度的差值信號，並以此差值信號作為驅動伺服閥的命令信號，對伺服閥油壓機滑塊位置進行PID控制，所述控制油壓機滑塊下死點的方法包括以下步驟1)設定下死點穩態位置基準偏差值ε、積分誤差上限ω，誤差上限増益k，其中下死點穩態位置基準偏差值ε等於下死點設定位置與實際位置之差，用於PID控制中調節積分輸出的打開時間以及作為誤差上限ω動態調整的時間節點；當下死點設定位置與實際位置之差由ε趨於零吋，積分誤差上限由初始值ω變化為k* ，從而動態改變積分誤差上限，控制積分輸出最大值；CN 102529148 A2)設定滑塊運行軌跡，包括設定快下、エ進、卸荷、回程的距離與最大速度以及保壓時間；3)滑塊按照設定運動軌跡動作，當距離下死點位置ε個脈衝吋，滑塊位置進入穩態位置區間，PID控制系統進入穩態模式，打開積分輸出，系統輸出隨著積分誤差改變，當系統積分誤差達到此時的積分誤差上限k* ，系統輸出保持恆定；當滑塊到達下死點後，進入保壓階段。設置積分誤差上限増益k用於增大或減小誤差上限以控制積分輸出，使得系統輸出無超調與震蕩，k值大小通過對具體油壓機的調試確定，k值越大使得滑塊逼近下死點的速度越快，如果滑塊運行至下死點後發生超調或者震蕩則減小k值。步驟1)中還設定補償間隔時間t和滑塊位置變化量下限S，補償間隔時間t和滑塊位置變化量下限s用於配合系統輸出補償，如果滑塊在進入穩態後在間隔時間t之內的位置變化量小於s，系統自動打開補償模式，増加最大輸出量，加快滑塊對下死點的逼近速/又。補償間隔時間t和滑塊位置變化量下限s的設定值以客戶接受的滑塊最低運行速度為標準，若客戶接受的滑塊最低運行速度為每秒鐘η個脈衝，則滑塊位置變化量下限s為 mn pls，補償間隔時間t為mX 1000ms，m和η為正整數。本發明在滑塊由エ進轉保壓的過程中，增加動態改變積分誤差上限，控制滑塊的運行速度與停止位置，保證其下死點重複精度在士0. 02mm之內。不僅能準確地控制油壓機的滑塊下死點位置，而且降低了設備成本。本發明克服了現有技術中，油壓機滑塊位置控制在實際使用過程中的諸多問題，採用本發明的油壓機數控系統，不需外接其他輔助設備，大大筒化了伺服閥油壓機系統的硬體配置，相比國外同類產品大大降低了設備成本，操作簡單、方便、易於維護，且滑塊下死點位置控制精度達到士0. 02mm。
圖1為本發明控制的伺服閥油壓機的結構圖。圖2為本發明對應的PID控制流程圖。
具體實施例方式本發明的應用對象是伺服閥控制油壓機，該類型油壓機主要包括運動控制器、信號放大器與液壓系統，現有的伺服閥滑塊位置控制模式主要是由位置傳感器測量滑塊的當前實際位置，位置信號以數字或者模擬量的方式反饋給數控系統，數控系統根據反饋的位置量來調節滑塊的運動來實現增大或減小滑塊當前位置，而油壓機系統在運行過程中不可避免的需要克服摩擦、油溫甚至機械上的傳導誤差，這些都使得其滑塊在停機過程中或上或下，不具有穩定的重複精度。為能進一歩了解本發明的特徵、技術手段以及所達到的具體目的、功能，下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進ー步詳細描述。如圖1，本發明所述的油壓機包括運動控制器1、信號放大器2及液壓系統3。運動控制器1負責進行控制算法的計算與控制指令的發出，對滑塊的運動軌跡進行控制；信號放大器2將接受到的電信號放大至液壓系統允許接受的範圍；液壓系統3則負責將接受到3/5頁
的電信號轉換為滑塊的實際運行。本發明首先對傳統的標準PID控制算法進行優化與改進，傳統的標準PID控制為 通過油壓機的位移測量部件測量滑塊運動距離，位移測量部件測量的實際滑塊位置與滑塊目標位置之差構成伺服閥實際開度的差值信號，並以此差值信號作為驅動伺服閥的命令信號，對伺服閥油壓機滑塊位置進行PID控制。本發明的控制算法，只有在滑塊位置進入穩態位置區間後，控制系統才將積分輸出用加入，避免系統進入大的超調以及長時間震蕩。而且為了防止積分飽和輸出對控制質量的破壞，通過對積分誤差上限進行動態調整，達到對輸出控制量進行限幅的目的，當控制輸出量達到最大值後不再使控制輸出量増加，以限幅值為最終輸出。本發明可以很好的克服不同的外界幹擾，首先快速的進入穩態基準位置，由於基準位置與最終下死點位置仍保持一定的距離，即使滑塊運行有一定的波動仍可以通過 PID動態的加以調節；進入穩態基準位置後，如果滑塊運行速度過慢，系統自動打開補償模式，增大輸出。如圖2所示，本發明具體實現步驟如下1)首先設定下死點穩態位置基準偏差值ε、積分誤差上限ω，誤差上限増益k，設定補償間隔時間t和滑塊位置變化量下限s，如果滑塊在進入穩態後在間隔時間t之內的位置變化量小於s，系統自動打開補償模式，自動增加最大輸出量，加快滑塊對下死點的逼近速度。下死點穩態位置基準偏差值ε等於下死點設定位置與實際位置之差，用於PID控制中調節積分輸出的打開時間以及作為誤差上限ω動態調整的時間節點；當下死點設定位置與實際位置之差由ε趨於零吋，積分誤差上限由初始值ω變化為k* ，從而控制積分輸出的最大值，由於滑塊在逼近下死點的過程中速度是趨於緩慢的，因此設置積分誤差上限増益k可以增大或減小誤差上限以控制積分輸出，使得系統輸出無超調與震蕩，具體k 值大小以實際現場調試為基準，如果現場調試時發現滑塊逼近下死點的速度過慢可以增大 k值，如果滑塊運行至下死點後發生超調或者震蕩可以減小k值；補償間隔時間t和滑塊位置變化量下限s用於配合滑塊運動速度輸出補償，如果滑塊在進入穩態後在間隔時間t之內的位置變化量小於S，系統自動打開補償模式，自動增加最大輸出量，加快滑塊對下死點的逼近速度，其中補償間隔時間t和滑塊位置變化量下限s的設定值以客戶可以接受為標準，若客戶接受的滑塊最低運行速度為每秒鐘η個脈衝， 則滑塊位置變化量下限s為mn pis，補償間隔時間t為mX IOOOms，m和η為正整數。例如客戶可以接受的滑塊最低運行速度為每秒鐘5個脈衝，那麼即可設置t為1000ms，s為5pls。2)設定滑塊運行軌跡，包括設定快下、エ進、卸荷、回程的距離與最大速度以及保壓時間；3)滑塊按照設定運動軌跡動作，當距離保壓位置ε個脈衝吋，滑塊位置進入穩態位置區間，PID控制系統進入穩態模式，關閉比例輸出，打開積分輸出，系統輸出隨著積分誤差改變，當系統積分誤差達到此時的積分誤差上限k* ω，系統輸出保持恆定；當滑塊到達下死點後，進入保壓階段。下面進ー步地舉例說明本發明的
具體實施例方式1)首先設定下死點穩態位置基準偏差60pls，設定積分誤差上限2000，積分誤差増益1. 5，二者共同用以控制飽和積分輸出；設定補償間隔時間300ms，設定滑塊位置變化
5量下限為2pls，該值配合滑塊運動速度輸出補償；2)設定滑塊運行軌跡，包括設定快下、エ進、卸荷、回程的距離與最大速度以及保壓時間等；具體如表1和表2:表 權利要求
1.一種控制油壓機滑塊下死點的方法，油壓機包括運動控制部件和位移測量部件，所述運動控制部件控制油壓機滑塊做上下直線往復運動；所述位移測量部件測量滑塊運動距離，其特徵是應用於伺服閥控制模式的油壓機系統，位移測量部件測量的實際滑塊位置與滑塊目標位置之差構成伺服閥實際開度的差值信號，並以此差值信號作為驅動伺服閥的命令信號，對伺服閥油壓機滑塊位置進行PID控制，所述控制油壓機滑塊下死點的方法包括以下步驟1)設定下死點穩態位置基準偏差值ε、積分誤差上限ω，誤差上限増益k，其中下死點穩態位置基準偏差值ε等於下死點設定位置與實際位置之差，用於PID控制中調節積分輸出的打開時間以及作為誤差上限ω動態調整的時間節點；當下死點設定位置與實際位置之差由ε趨於零吋，積分誤差上限由初始值ω變化為k* ，從而動態改變積分誤差上限， 控制積分輸出最大值；2)設定滑塊運行軌跡，包括設定快下、エ進、卸荷、回程的距離與最大速度以及保壓時間；3)滑塊按照設定運動軌跡動作，當距離下死點位置ε個脈衝吋，滑塊位置進入穩態位置區間，PID控制系統進入穩態模式，打開積分輸出，系統輸出隨著積分誤差改變，當系統積分誤差達到此時的積分誤差上限k* ω，系統輸出保持恆定；當滑塊到達下死點後，進入保壓階段。
2.根據權利要求1所述的ー種控制油壓機滑塊下死點的方法，其特徵是設置積分誤差上限増益k用於增大或減小誤差上限以控制積分輸出，使得系統輸出無超調與震蕩，k值大小通過對具體油壓機的調試確定，k值越大使得滑塊逼近下死點的速度越快，如果滑塊運行至下死點後發生超調或者震蕩則減小k值。
3.根據權利要求1或2所述的ー種控制油壓機滑塊下死點的方法，其特徵是步驟1)中還設定補償間隔時間t和滑塊位置變化量下限s，補償間隔時間t和滑塊位置變化量下限s 用於配合系統輸出補償，如果滑塊在進入穩態後在間隔時間t之內的位置變化量小於S，系統自動打開補償模式，増加最大輸出量，加快滑塊對下死點的逼近速度。
4.根據權利要求3所述的ー種控制油壓機滑塊下死點的方法，其特徵是補償間隔時間 t和滑塊位置變化量下限s的設定值以客戶接受的滑塊最低運行速度為標準，若客戶接受的滑塊最低運行速度為每秒鐘η個脈衝，則滑塊位置變化量下限s為mn ρ 1 s，補償間隔時間 t為mX 1000ms, m和η為正整數。
全文摘要
一種控制油壓機滑塊下死點的方法，應用於伺服閥控制模式的油壓機系統，伺服閥油壓機滑塊位置進行PID控制，在滑塊由工進轉保壓的過程中，增加動態改變積分誤差上限，控制滑塊的運行速度與停止位置，保證其下死點重複精度在±0.02mm之內。本發明克服了現有技術中，油壓機滑塊位置控制在實際使用過程中的諸多問題，採用本發明的油壓機數控系統，不需外接其他輔助設備，大大簡化了伺服閥油壓機系統的硬體配置，相比國外同類產品大大降低了設備成本，操作簡單、方便、易於維護，且滑塊下死點位置控制精度達到±0.02mm。
文檔編號B30B15/18GK102529148SQ20111044853
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年12月29日
發明者張聖, 徐林飛, 鄭飛, 韓邦海 申請人:南京埃爾法電液技術有限公司, 南京埃斯頓自動化股份有限公司