模鍛壓機運行狀態的在線預測方法及系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種模鍛壓機運行狀態的在線預測方法及系統，包括：S1、采集活動橫梁的位移、速度、加速度、驅動缸油壓、回程缸油壓和比例流量閥電壓數據；S2、根據以上數據，建立液壓系統方程；S3、由加速度、驅動缸以及回程缸壓力傳感器得到的數據，計算出摩擦力Ff；S4、在模鍛壓機負載運行狀態下，由活動橫梁的加速度、驅動缸壓力傳感器及回程缸壓力傳感器得到相應數據，計算出負載力Fl；S5、根據加速運動的規律建立模鍛壓機的運動方程；S6、控制器的控制算法方程；S7、聯立各式求出運行速度；S8、根據v推導出活動橫梁穩定運行、震蕩、爬行的判定條件。本發明提供的模鍛壓機運行狀態的在線預測方法及系統適應范圍廣、預測和評估準確、安全隱患小。
【專利說明】
模鍛壓機運行狀態的在線預測方法及系統
技術領域
[0001] 本發明涉及鍛造設備領域，具體涉及一種模鍛壓機運行狀態的在線預測方法及系 統。
【背景技術】
[0002] 現代高性能渦輪盤、飛機起落架等大型復雜整體構件的服役工況趨于極端化，材 料的合金化程度不斷升高，并需整體鍛造，致使模鍛壓機必須提供萬噸級的驅動力以及極 大慣量的運動部件，如8萬噸的模鍛壓機驅動力最大可達8萬噸以上且運動部件質量超過 2800噸，因此稍有速度震蕩，就將對導向立柱產生很大的橫向附加力矩，導致模鍛壓機受 損，甚至出現嚴重的安全問題。
[0003] 另一方面，等溫模鍛技術已成為難加工構件成形制造的關鍵技術與必然趨勢。然 而，等溫鍛造位移區間小，速度低，材料成型工藝需要極穩定的成形精度。其次，材料組織的 不均勻產生的鍛壓變形抗力的突變，以及柱塞缸低速摩擦力等，極易造成鍛造過程的速度 震蕩及爬行現象(在滑動摩擦副中從動件在勻速驅動和一定摩擦條件下產生的周期性時停 時走或時慢時快的運動現象）。該現象對產品的品質，甚至壓機的使用壽命都有嚴重的影 響。因此，對模鍛壓機運行狀態進行評估與預測是獲得高性能鍛件的基礎，也是大型模鍛裝 備安全性的關鍵。
[0004] 經檢索，《機械工程學報》2015年9月、第51卷第18期公開了名稱為"大型模鍛裝備 鍛造過程建模與運行分析"的技術方案，該方案通過建立復雜鍛造過程的非線性模型，提出 基于非線性震動分析理論的模鍛壓機速度求解方法，求出了模鍛壓機速度的近似解。但該 方案有如下問題：
[0005] 1、只對模鍛壓機進行離線建模，且其負載力模型對應的鍛件形狀僅為長坯狀，對 其他形狀鍛件的適應性差，適應范圍窄。
[0006] 2、只給出了閥的流量方程，流量連續性方程中的電壓u為常數，無法求解出速度的 精確解析解，進而導致對模鍛壓機運行狀態的預測與評估精確度不高。
[0007] 此外，中南大學學報（自然科學版)2014年10月、第45卷第10期公開了名稱為"大型 模鍛壓機極低速穩定運行規律"的技術方案，該方案在計算過程中，只應用了壓機運行方程 -Z7； -f； + ，并通過將油壓p簡化為線性變化關系，進而計算出壓機運行速 度解。在計算過程中未引入運行方程、液壓系統以及控制器算法，其計算結果的精確性也較 差。
[0008] 故本領域需要一種可以解決以上問題的模鍛壓機運行狀態的在線預測方法和/或 系統。
【發明內容】
[0009] 為克服現有技術中模鍛設備的不足，本發明提供一種適應范圍廣、預測和評估準 確、安全隱患小的模鍛壓機運行狀態的在線預測方法及系統。具體方案如下：
[0010] -種模鍛壓機運行狀態的在線預測方法，包括如下步驟：
[0011] S1、數據組的獲得;具體包括:鍛壓過程中活動橫梁的位移、活動橫梁的速度、活動 橫梁的加速度數據、驅動缸油壓、回程缸油壓和比例流量閥電壓；
[0012] S2、根據S1中讀出的比例流量閥電壓、活動橫梁速度、驅動缸油壓和回程缸油 壓數據，采用神經網絡模型，建立精確的包含管路、比例流量閥的液壓系統方程
_式中K為比例流量閥的比例系數；
[0013] S3、建立控制器的控制算法方程《 ="丨,+ j (乂. -A:).式中uo 為初始電壓，kP、ki、kd為控制算法參數；
[0014] S4、在模鍛壓機空載運行狀態下，由S1中得到的數據，根據加速運動的規律建立方 程= 一C ++ ~，計算出摩擦力Ff;式中M為鍛壓機運動部件的質量，f為活動 橫梁運動的加速度，Fr為回程缸的背壓力，A為驅動缸的柱塞面積，p為驅動缸內的油壓； [0015] 將S4中的摩擦力Ff在工作點v處進行泰勒展開為Ff = Ff〇+fiv+f2V2+f3V3dltlFf〇、 通過離線數據辨識得出；
[0016] S5、在模鍛壓機負載運行狀態下，由S1和S4得到的相應數據，根據加速運動的規律 建立方程朽=十卻+^1%，計算出負載力F1;
[0017]因負載力？:為時間t和速度v的函數，且模鍛壓機運行速度低，鍛壓位移小，故可將 55中的負載力？1在工作點￥處進行泰勒展開為？1 = ?10+1^+1^+1?￥2+1^3;式中？1()、1^1、1^2、1? 和k 4通過在線辨識得出；
[0018] S6、根據加速運動的規律建立模鍛壓機的運動方程
[0019] /V/A' = -F, ~ F, - F. + Mg + Ap _
[0020] S7、根據摩擦力Ff、負載力h，模鍛壓機的運動方程、液壓系統方程及控制器的控制 算法方程，聯立求出該時刻模鍛壓機鍛造過程中運行速度與時間的規律式，即v(t)=Ao+ acos巾+Boasin巾+Coa2sin(2巾）+Doa3sin(3巾）；式中Ao為活動橫梁運動時的振幅，a為振幅 參數，巾、Bo、Co和Do均為具有各自表達式的計算參數;并根據上述運動規律，推導出鍛壓過 程的運行結果；
[0021] S8、根據v(t)推導出模鍛壓機鍛造時活動橫梁穩定運行、震蕩、爬行的判定條件。 [0022]根據本發明的一個優選實施例，S1中活動橫梁的位移、活動橫梁的速度、活動橫梁 的加速度數據通過位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器采集獲得;驅動缸油壓、回程缸 油壓數據通過壓力傳感器采集獲得;比例流量閥電壓數據通過電壓表測得。
[0023] 根據本發明的一個優選實施例，S8具體包括如下步驟：
[0024] S81、將a的閾值設定為1% |Ao|，若該時刻a的收斂值為0或小于閾值，則下一時刻 活動橫梁的運行速度v(t)收斂于Ao,系統將平穩運行；
[0025] S82、若該時刻a的收斂值大于1% |Ao|，根據速度震蕩率5,當8<1時，下一時刻系 統運行狀態出現震蕩；
[0026] S83、根據S82，當S > 1時，下一時刻系統運行狀態出現爬行現象。
[0027] 根據本發明的一個優選實施例，根據S3，通過限定值MP<MPr，tP< tpr，Qmax<Qr，求 出模鍛壓機控制器算法的參數穩定域Q，并通過該穩定域設計控制器;式中MP為速度超調 量、Mpr為速度超調量的額定值;tP為超調時間，tpr為超調時間的額定值;Q max為比例流量閥的 最大流量，Qr為比例流量閥最大流量的額定值。
[0028]根據本發明的一個優選實施例，還包括仿真實驗步驟S9,具體為：
[0029] 計算機建模，輸入相關參數，根據S8的判定條件對模鍛壓機運行狀態的預測是否 準確進行驗證。
[0030] -種模鍛壓機運行狀態的在線預測系統，包括油路、控制信號線路和傳感器信號 線路；
[0031] 所述油路包括一端連接液壓栗、另一端的第一支連接驅動缸和回程缸，另一端的 第二支連接壓力表的比例流量閥，且第二支接有壓力傳感器；
[0032] 所述傳感器信號線路包括工控機、PLC、壓力傳感器、位移傳感器、速度傳感器和加 速度傳感器，所述工控機、PLC和壓力傳感器依次連接，同時所述PLC還連接用于測量活動橫 梁位移、速度和加速度的位移傳感器、速度傳感器和加速度傳感器；
[0033] 所述控制信號線路包括依次連接的工控機、PLC、壓力表和比例流量閥。
[0034] 本發明提供的技術方案具有如下有益效果：
[0035] 1、本技術方案提供的模鍛壓機運行狀態的在線預測方法及系統，可對任意形狀的 鍛件進行鍛造，如長坯形、橢球形、球形、長方體形等，形狀不受限制，不同形狀均可得到準 確的模型，適應范圍寬。本方案推導出的結果可直接應用于控制器程序中，使用安全方便， 便于實施推廣，不僅可以應用于各種類型的模鍛壓機運動狀態的預估，也可以應用于各種 動力機械設備的運動狀態的預估。
[0036] 2、本技術方案可對任意形狀的鍛件進行摩擦力的離線建模和負載力的在線建模， 使計算更加準確。
[0037] 3、由以上兩點可知，本技術方案的在線預測方法和系統可對大型模鍛壓機進行準 確評估和預測，即可準確預知模鍛壓機下一刻的運動狀態，因而大大提高了安全性，安全隱 患較小。
[0038] 除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。 下面將參照附圖，對本發明作進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0039] 為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本 領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的 附圖，其中：
[0040] 圖1為本發明提供的模鍛壓機運行狀態的在線預測方法的步驟圖；
[0041] 圖2為本發明提供的模鍛壓機運行狀態的在線預測系統的示意圖；
[0042] 圖3為圖2中模鍛壓機運行狀態的在線預測系統中的控制器的參數穩定域Q ;
[0043] 圖4為圖2中模鍛壓機運行狀態的在線預測系統中的控制器的速度響應圖；
[0044] 圖5為圖2中模鍛壓機運行狀態的在線預測系統的驅動缸油壓隨時間變化的曲線 圖；
[0045] 圖6為圖2中模鍛壓機運行狀態的在線預測系統的回程缸油壓隨時間變化的曲線 圖；
[0046] 圖7為圖2中模鍛壓機運行狀態的在線預測系統的鍛壓機運動速度隨時間變化的 曲線圖；
[0047] 圖8為圖2中模鍛壓機運行狀態的在線預測系統的鍛壓機運動加速度隨時間變化 的曲線圖；
[0048] 圖9為圖2中模鍛壓機運行狀態的在線預測系統的電壓隨時間變化的曲線圖；
[0049] 圖中：1、工控機，2、PLC，3、壓力傳感器，4、壓力表，5、比例流量閥，6、位移傳感器， 7、速度傳感器，8、加速度傳感器，9、驅動缸，10、回程缸，11、活動橫梁，12、液壓栗。（圖1中實 線為油路、長虛線為控制信號線路、短虛線為傳感器信號線路；圖4中上方為理論速度輸出 曲線，下方為實際速度輸出曲線；圖7中兩段水平直線為理論參考值，上下波動曲線為實際 控制輸出值）
【具體實施方式】
[0050] 下面結合本發明的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯 然，所描述的實施例僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。
[0051] 請參閱圖1~圖2,一種模鍛壓機運行狀態的在線預測方法，包括如下步驟：
[0052] S1、數據組的獲得;具體包括:鍛壓過程中活動橫梁的位移、活動橫梁的速度、活動 橫梁的加速度數據、驅動缸油壓、回程缸油壓和比例流量閥電壓;所述驅動缸和回程缸均為 柱塞缸；
[0053] S2、根據S1中讀出的比例流量閥電壓、活動橫梁速度、驅動缸油壓和回程缸油 壓數據，采用神經網絡模型，建立精確的包含管路、比例流量閥的液壓系統方程
_式中K為比例流量閥的比例系數；
[0054] S3、建立控制器的控制算法方程《 = % \ -X) + ~|($ -戈)出+心(i廣i).式中u〇 為初始電壓，kP、ki、kd為控制算法參數；
[0055] S4、在模鍛壓機空載運行狀態下，由活動橫梁的加速度、驅動缸以及回程缸壓力傳 感器得到的數據，根據加速運動的規律建立方程= -，計算出摩擦力 Ff;式中M為鍛壓機運動部件的質量3為活動橫梁運動的加速度，Fr為回程缸的背壓力，A為 驅動缸的柱塞面積，P為驅動缸內的油壓；因摩擦力Ff為時間t和速度v的函數，且模鍛壓機 運行速度低，鍛壓位移小，故可將S4中的摩擦力F f在工作點v處進行泰勒展開為Ff = FfQ+f1V+ f2V2+f3V3;式中FfQ、fl、f2和f3通過離線數據辨識得出；
[0056] S5、在模鍛壓機負載運行狀態下，由S1和S4得到的活動橫梁的加速度、驅動缸壓力 傳感器及回程缸壓力傳感器得到相應數據，根據加速運動的規律建立方程 f) =-Mi-/% -6 + + ，計算出負載力Fl;因負載力^為時間 t和速度v的函數，且模 鍛壓機運行速度低，鍛壓位移小，故可將S5中的負載力^在工作點v處進行泰勒展開為F1 = Fi〇+kix+k2V+k3V2+k4V3;式中 Fio、ki、k2、k3 和 k4 通過在線辨識得出；
[0057] S6、根據加速運動的規律建立模鍛壓機的運動方程
[0058] M^-^U+Mg+Ap;
[0059] S7、根據摩擦力Ff、負載力h，模鍛壓機的運動方程、液壓系統方程及控制器的控制 算法方程，聯立求出該時刻模鍛壓機鍛造過程中運行速度與時間的規律式，即v(t)=Ao+ acos巾+Boasin巾+Coa2sin(2巾）+Doa3sin(3巾）；式中Ao為活動橫梁運動時的振幅，a為振幅 參數，巾、Bo、Co和Do均為具有各自表達式的計算參數;并根據上述運動規律，推導出鍛壓過 程的運行結果；
[0060] S8、根據v(t)推導出模鍛壓機鍛造時活動橫梁穩定運行、震蕩、爬行的判定條件。
[0061] 進一步地，S1中活動橫梁的位移、活動橫梁的速度、活動橫梁的加速度數據通過位 移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器采集獲得;驅動缸油壓、回程缸油壓數據通過壓力傳 感器采集獲得;比例流量閥電壓數據通過電壓表測得。
[0062] 進一步地，S8具體包括如下步驟：
[0063] S81、將a的閾值設定為1% |Ao|，若該時刻a的收斂值為0(此時H〈0)或小于閾值，則 下一時刻活動橫梁的運行速度v(t)收斂于Ao,系統將平穩運行;此處的閾值根據實際需要 設定；
[0064] S82、若該時刻a的收斂值大于1% |Ao|，根據速度震蕩率5,當8<1時，下一時刻系 統運行狀態出現震蕩;震蕩率
[0065] S83、根據S82，當S > 1時，下一時刻系統運行狀態出現爬行現象。
[0066] 請參閱圖2,模鍛壓機的傳感器可測量的數據:比例流量閥電壓u，活動橫梁位移X， 活動橫梁速度v，活動橫梁加速度I驅動缸液壓力Ap，回程缸液壓力F r。已知參數:鍛壓機運 動部件質量M，柱塞缸面積A。
[0067] 首先，通過傳感器采集比例流量閥電壓、活動橫梁位移及驅動缸液壓力數據，因神 經網絡模型具有如下優點：
[0068] (1)、神經網絡可以充分逼近任意復雜的非線性關系；
[0069] (2 )、具有很強的魯棒性及容錯性；
[0070] (3 )、可進行并行分布處理，運算速度快；
[0071] (4)、進行分布存儲，能學習和自適應不確定的系統；
[0072] 故采用神經網絡模型構建包含比例流量閥、管路的液壓系統模型，即 /; = ;/U/. rj),其中模型y為神經網絡數據模型。
[0073] 其次，在壓機空載運行下，由加速度傳感器、驅動缸以及回程缸壓力傳感器得到的 數據組，并根據方程G =-6 ，得出系統摩擦力數據。根據現有相關的研 究，在運動位移不大的條件下，系統摩擦力可采用泰勒公式展開為Ff = FfQ+flV+f2V2+f3V3,通 過采集到的速度與摩擦力數據辨識該模型中的未知參數
[0074] S5中：Fi = Fio+kix+hv+k^+luv3，式中x為位移，v為速度。該模型參數在初始時刻 為：0〇= [Fi0kik2k3k4]T。
[0075] 該模型輸入記為:>，,=[l，.Y,,v;.，v；\vf],輸出為Fu。對于N組樣本，有Y=[yi，…，yjA = [Fn，.. .，Fin]t。可得到初始時刻模型參數為:ft)=MQYTF，式中施二以巧廣 1。進一步推導出有N +1個樣本輸入時，A = A +射，式中：
， 以此類推，將參數e在線辨識，負載力模型實時更新，從而就可以建立完整精確的負載力模 型。
[0076] 如圖2所示，根據本發明提供一種鍛壓機運動狀態的在線預估方法。在前述中，鍛 壓過程摩擦力模型、負載力模型以及液壓系統模型確定后，再加上控制器控制算法方程，可 聯立為： -尸 + Mg 十/^
[0077] ; p = y(u,x,x) a = 十灸- x).
[0078] 上式中# = 為對電壓與速度和位移的通用表達式，在本技術方案中的具 體表達式為
[0079] 式中Vkukd為控制算法參數。根據非線性振動理論，可引入正小參數e，得到標準 的二自由度非線性振動方程：
[0081]求解出鍛壓機鍛造過程中運行速度與時間的規律式：
[0084] 式中各參數的表達式如下：
[0100] 震蕩率： ：
[0101] 超調時丨1
[0102] 速度超調量：
[0103]比例流量閥的最大流量值：
[0105 ]其中H、Z為鍛壓機系統參數，Cl為積分常數。
[0106] 鍛壓機運行在線預測及評估方法：
[0107] (1)、壓機運動方程的在線實時建模，根據上述方法，推導出這一時刻的計算振幅 參數a，若該時刻的計算參數a的收斂值為0 (即H〈0)或小于閾值，這里的閾值設定為1 % | Ao ，則下一時刻系統運行速度收斂于Ao，系統能平穩運行。
[0108] (2)、若該時刻計算參數a的收斂值大于1 % |Ao|，根據計算參數速度震蕩率5,當S <1時，下一時刻系統運行狀態出現震蕩；
[0109] (3)、當S > 1時，下一時刻系統運行狀態出現爬行現象。優選地，根據S3，通過限定 值Mp <Mpr，tp < tpr，Qmax<Qr，求出模鍛壓機控制器算法的參數穩定域Q，并通過該穩定域設 計控制器;式中.為速度超調量、M pr為速度超調量的額定值;tP為超調時間，tpr為超調時間 的額定值;Qmx為比例流量閥的最大流量，Qr為比例流量閥最大流量的額定值。
[0110] 優選地，還包括仿真實驗步驟S9，具體為：
[0111] 計算機建模，輸入相關參數，根據S8的判定條件對模鍛壓機運行狀態的預測是否 準確進行驗證。具體如下：
[0112] 請參閱圖3和圖4,仿真計算求出模鍛壓機低速運行時控制器PID參數的穩定域Q， 并且滿足不同工況，材料特性及其形狀的精確性控制，選擇幾組不同的材料參數及初始值。 查閱4000噸模鍛壓機的相關參數，并根據材料鍛造性能以及模鍛壓機正常工作參數，設定 鍛造參數:允許的最大超調時間，即額定超調時間tpr = 0.3s;允許的最大速度超調量，即額 定速度超調量Mpr= 1 X l(T6m/s;比例流量閥允許的最大超調流量，即額定超調流量Qr = 5 X 10-3m3/s〇
[0113] 根據上述分析，在計算得出的控制域Q內選擇PID參數值:kP = 4、ki = 60、kd = 4.5 X 10_5;選擇兩個控制速度:0.8 X l(T4m/s、0.5 X l(T4m/s。當壓機參數滿足條件a的收斂值為 0(即H〈0)，且控制參數在該穩定域Q內，壓機將達到穩定運行狀態。根據前述H的表達式，通 過理論計算得出H=-25.652。
[0114] 請繼續參閱圖4,在上述參數條件下，設計PID控制器，得到速度響應曲線。從該響 應曲線可以看出，該控制器的輸出速度v(t)在一段時間后保持穩定。因此，該理論預測方法 與仿真結果基本一致。
[0115] 請繼續參閱圖5~圖9，各圖為鍛件A1-7085的實驗數據。
[0116] 請參閱圖2,一種模鍛壓機運行狀態的在線預測系統，包括油路、控制信號線路和 傳感器信號線路。
[0117] 所述油路包括一端連接液壓栗、另一端的第一支連接驅動缸和回程缸，另一端的 第二支連接壓力表的比例流量閥，且第二支接有壓力傳感器。
[0118] 所述傳感器信號線路包括工控機、PLC、壓力傳感器、位移傳感器、速度傳感器和加 速度傳感器，所述工控機、PLC和壓力傳感器依次連接，同時所述PLC還連接用于測量活動橫 梁位移、速度和加速度的位移傳感器、速度傳感器和加速度傳感器。
[0119] 所述控制信號線路包括依次連接的工控機、PLC、壓力表和比例流量閥。
[0120] 以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利保護范圍，凡是利用 本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，直接或間接運用在其它相關的 技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
【主權項】
1. 一種模鍛壓機運行狀態的在線預測方法，其特征在于，包括如下步驟： 51、 數據組的獲得;具體包括:鍛壓過程中活動橫梁的位移、活動橫梁的速度、活動橫梁 的加速度數據、驅動缸油壓、回程缸油壓和比例流量閥電壓； 52、 根據Sl中讀出的比例流量閥電壓、活動橫梁速度、驅動缸油壓和回程缸 油壓數據，采用神經網絡模型，建立精確的包含管路、比例流量閥的液壓系統方程_式中K為比例流量閥的比例系數； 53、 建立控制器的控制算法方；：;式中Uo為初 始電壓，kP、ki、kd為控制算法參數； 54、 在模鍛壓機空載運行狀態下，由Sl中得到的數據，根據加速運動的規律建立方程:十算出摩擦力Ff;式中M為鍛壓機運動部件的質量，??為活動橫 梁運動的加速度，Fr為回程缸的背壓力，A為驅動缸的柱塞面積，ρ為驅動缸內的油壓； 因摩擦力Ff為時間t和速度V的函數，且模鍛壓機運行速度低，鍛壓位移小，故可將S4中 的摩擦力Ff在工作點V處進行泰勒展開為?￡ = ?〗()+；1^+€2￥2+€3￥3;式中？￡()、；1；'1、€2和€3通過離線 數據辨識得出； 55、 在模鍛壓機負載運行狀態下，由Sl和S4得到的相應數據，根據加速運動的規律建立 方程巧=-il#' - F廠Fr + Jp + il% ,計算出負載力Fl; 將S5中的負載力Fi在工作點V處進行泰勒展開為Fi = Fio+kix+k2V+k3V2+k4V3;式中Fio、ki、 k2、k3和Iu通過在線辨識得出； 56、 根據加速運動的規律建立模鍛壓機的運動方程4? = -A - G C + 57、 根據摩擦力Ff、負載力F1，模鍛壓機的運動方程、液壓系統方程及控制器的控制算法 方程，聯立求出該時刻模鍛壓機鍛造過程中運行速度與時間的規律式，即v(t)=A Q+aC〇S(i) +Boasin <i>+Coa2sin(2 Φ )+Doa3sin(3 Φ );式中Ao為活動橫梁運動時的振幅，a為振幅參數， Φ、BQ、CQ和Do均為具有各自表達式的計算參數;并根據上述運動規律，推導出鍛壓過程的運 行結果； 58、 根據v(t)推導出模鍛壓機鍛造時活動橫梁穩定運行、震蕩、爬行的判定條件。2. 根據權利要求1所述的模鍛壓機運行狀態的在線預測方法，其特征在于，Sl中活動橫 梁的位移、活動橫梁的速度、活動橫梁的加速度數據通過位移傳感器、速度傳感器、加速度 傳感器采集獲得;驅動缸油壓、回程缸油壓數據通過壓力傳感器采集獲得;比例流量閥電壓 數據通過電壓表測得。3. 根據權利要求1所述的模鍛壓機運行狀態的在線預測方法，其特征在于，S8具體包括 如下步驟： 581、 將a的閾值設定為1 % |Ao|，若該時刻a的收斂值為0或小于閾值，則下一時刻活動橫 梁的運行速度v(t)收斂于Ao,系統將平穩運行； 582、 若該時刻a的收斂值大于1 % I Ao I，根據速度震蕩率δ，當δ< 1時，下一時刻系統運行 狀態出現震蕩； 583、 根據S82，當δ > 1時，下一時刻系統運行狀態出現爬行現象。4. 根據權利要求3所述的模鍛壓機運行狀態的在線預測方法，其特征在于，根據S3,通 過限定值'<1^，知<￥，(^<(^，求出模鍛壓機控制器算法的參數穩定域〇，并通過該穩 定域設計控制器;式中M p為速度超調量、Mpr為速度超調量的額定值;tP為超調時間，tpr為超 調時間的額定值;Qmx為比例流量閥的最大流量，Qr為比例流量閥最大流量的額定值。5. 根據權利要求4所述的模鍛壓機運行狀態的在線預測方法，其特征在于，還包括仿真 實驗步驟S9,具體為： 計算機建模，輸入相關參數，根據S8的判定條件對模鍛壓機運行狀態的預測是否準確 進行驗證。6. -種模鍛壓機運行狀態的在線預測系統，其特征在于，包括油路、控制信號線路和傳 感器信號線路； 所述油路包括一端連接液壓栗、另一端的第一支連接驅動缸和回程缸，另一端的第二 支連接壓力表的比例流量閥，且第二支接有壓力傳感器； 所述傳感器信號線路包括工控機、PLC、壓力傳感器、位移傳感器、速度傳感器和加速度 傳感器，所述工控機、PLC和壓力傳感器依次連接，同時所述PLC還連接用于測量活動橫梁位 移、速度和加速度的位移傳感器、速度傳感器和加速度傳感器； 所述控制信號線路包括依次連接的工控機、PLC、壓力表和比例流量閥。
【文檔編號】B21J9/20GK105880449SQ201610213348
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月7日
【發明人】陸新江, 黃明輝, 雷杰
【申請人】中南大學