快锻液压机速度位置复合控制特性仿真研究
16MN快锻液压机控制系统研究
中国机械工程第１９卷第８期２００８年４月下半月１６ＭＮ快锻液压机控制系统研究陈柏金１ｌ黄树槐１１靳龙２高俊峰２１．华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室，武汉，４３００７４２．兰州兰石重工新技术有限公司，兰州，７３００５０摘要：针对１６ＭＮ快锻液压机组的特点，提出由计算机和ＰＬＣ组成现场控制网络的锻造液压机组计算机控制系统体系结构。
采用硬件软件化思想，由软件实现系统的各种控制、调节及监测功能。
采用预测多模式模糊控制技术对快锻液压机大惯量运动部件进行平稳、无冲击振动和准确的位置控制。
经过多台１６ＭＮ快锻液压机的使用表明：该方法使控制系统的复杂程度大大降低，可靠性显著增强，压机锻造次数和精度也得到有效提高。
关键词：锻造；液压机；控制系统；控制技术中图分类号：ＴＧ３１６．８文章编号：１００４—１３２Ｘ（２００８）０８一０９９０～０４ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒ１６ＭＮＦａｓｔＦｏｒｇｉｎｇＨｙｄｒａｕｌｉｃＰｒｅｓｓＣｈｅｎＢａｉｊｉｎｌＨｕａｎｇＳｈｕｈｕａｉｌＪｉｎＬｏｎ９２ＧａｏＪｕｎｆｅｎ９２１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭａｔｅｒｉａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄＤｉｅ＆ＭｏｕｌｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ，４３００７４２．ＬａｎｚｈｏｕＬａｎｓｈｉＨｅａｖｙＭａｃｈｉｎｅＮｅｗＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．Ｌｔｄ．。
Ｌａｎｚｈｏｕ，７３００５０Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇｏｆａｃｏｍｐｕｔｅｒａｎｄＰＬＣｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｏｒ１６ＭＮｆｏｒｇｉｎｇｈｙ—ｄｒａｕｌｉｃｐｒｅｓｓ．Ｉｎｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｗａｓｕｔｉｌｉｚｅｄｔｏｃａｒｒｙｏｕｔｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆｃｏｎｔｒｏｌ，ａｄｊｕｓ—ｔｉｎｇａｎｄｍｏｎｉｔｏｒ，ｉ．ｅ．，ｓｏｆｔｗａｒｅｉｎｓｔｅａｄｏｆｈａｒｄｗａｒｅ．Ｍｕｌｔｉ—ｍｏｄｅｆｕｚｚｙｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗａｓｕｓｅｄｔＯｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｓｍｏｏｔｈ，ｓｔｅａｄｙ，ｎｏｖｉｂｒａｔｉｎｇａｎｄｐｒｅｃｉｓｅｐｏｓｉｔｉｏｎｃｏｎｔｒ０１．Ｔｈｅａｃｔｕａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｓｙｓｔｅｍｈａｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｌｏｗｃｏｓｔ，ｌｏｗｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｒｅｌｉａｂｉｌｉ—ｔｙ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｒｅａｌｓｏｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｏｒｇｉｎｇ；ｆｏｒｇｉｎｇｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｒｅｓｓ；ｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ；ｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ０引言随着现代化工业的发展，人们对自由锻件的尺寸精度和生产效率提出了越来越高的要求，因而对液压机的锻造速度和压下精度的要求也随之提高，为适应这种要求，快锻液压机应运而生。
《基于遗传算法的0.6MN快锻液压机多PID控制器参数优化研究》范文
《基于遗传算法的0.6MN快锻液压机多PID控制器参数优化研究》篇一一、引言随着现代工业技术的不断发展，高精度、高效率的锻造设备成为了制造业不可或缺的一部分。
0.6MN快锻液压机作为其中一种重要的锻造设备，其控制系统的性能直接影响到锻造产品的质量和生产效率。
为了满足日益严格的工业生产需求，对液压机的控制系统进行优化显得尤为重要。
本文将针对0.6MN快锻液压机的多PID控制器参数进行优化研究，采用遗传算法进行参数寻优，以期达到提高液压机控制性能的目的。
二、问题描述与背景0.6MN快锻液压机的控制系统采用多PID（比例-积分-微分）控制器，其参数的设定对液压机的控制性能具有重要影响。
然而，由于液压机工作环境的复杂性和多变性，传统的PID控制器参数调整方法往往难以达到理想的控制效果。
因此，有必要对多PID 控制器的参数进行优化，以提高液压机的控制性能和锻造质量。
三、遗传算法的应用遗传算法是一种基于生物进化理论的优化算法，具有全局搜索、并行计算和自适应等特点。
将其应用于0.6MN快锻液压机多PID控制器的参数优化中，可以有效地解决传统参数调整方法中存在的局部最优和收敛速度慢等问题。
通过遗传算法的全局搜索能力，可以找到更优的PID控制器参数组合，提高液压机的控制性能。
四、研究方法与实验设计本研究采用遗传算法对0.6MN快锻液压机的多PID控制器参数进行优化。
首先，建立液压机的数学模型，明确控制系统的结构和参数。
然后，设计遗传算法的编码方式、适应度函数和进化策略等。
通过不断迭代和优化，找到最优的PID控制器参数组合。
为了验证优化效果，我们进行了实验设计。
在实验中，分别采用优化前和优化后的PID控制器参数进行液压机控制性能的对比实验。
通过比较实验结果，评估遗传算法在0.6MN快锻液压机多PID控制器参数优化中的应用效果。
五、实验结果与分析实验结果表明，经过遗传算法优化的多PID控制器参数能够显著提高0.6MN快锻液压机的控制性能。
快锻液压机快锻控制方案设计及仿真研究
第 28 卷 第 5 期 2011 年 10 月邢 台 职 业 技 术 学 院 学 报 Journal of Xingtai Polytechnic CollegeVol.28 No.5 Oct. 2011快锻液压机快锻控制方案设计及仿真研究李 楠，曹世超（邢台职业技术学院 电气工程系，河北 邢台 054035） 摘 要：快锻液压机由于活动横梁运动速度高，主控阀组必须进行频繁、快速的切换，且液压 机运动部分的惯性又相当大，所以往往引起剧烈的液压冲击和机械振动，严重影响液压机的运 行精度和使用寿命。
本文在研究其锻造曲线的基础上对快锻控制工序进行详细的分析，并进行 较全面的快锻 PLC 控制方案设计，利用 PLCSIM V5.4 SP3 软件进行仿真，仿真结果表明 PLC 快 锻控制方案可以达到液压系统的要求。
关键词：快锻液压机；锻造曲线；PLC；仿真 中图分类号：TG315.4 文献标识码：A 文章编号：1008—6129（2011）05—0088—03 一、引言 随着机械工业、国防工业以及航天工业的快 速发展，对优质合金钢、耐热合金钢的需求日益 增长，人们对自由锻件的锻造尺寸精度和生产效 率提出了越来越高的要求，因而对快锻液压机的 锻造速度和压下精度的要求也随之提高[1]。
尤其 是近年来随着信息技术和计算机技术的飞速发 展，人们对锻造液压机的自动化程度和快锻方式 下的控制精度要求越来越高。
这就势必要研制一 套适合快锻液压机的 PLC 控制方案， 使锻件尺寸 精度和锻造速度达到理想要求，从而缩短锻造时 间、节省钢材，获得更好的经济效益。
二、锻造曲线 快锻液压机控制的关键是设计拟合锻压过程 中的锻造曲线，使锻造曲线不因锻造过程负载工 况的不同而出现大的突变点，而且在上、下死点 减速达到平稳过渡。
理想的锻造曲线一般为正弦曲线。
目前，技 术水平最高的是德国潘克公司制造的正弦泵传动 系统，但由于其价格高、维护成本高，国内广泛 应用的是三级插装阀系统和以电液比例插装阀为 主的比例控制系统。
基于ITI-SimulationX的快锻液压机液压系统仿真
第５期（总第１７４期）２０１２年１０月机械工程与自动化ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．５Ｏｃｔ．文章编号：１６７２－６４１３（２０１２）０５－００４９－０３基于ＩＴＩ－ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＸ的快锻液压机液压系统仿真张亦工（太原重工股份有限公司技术中心，山西 太原 ０３００２４）摘要：利用ＩＴＩ－ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＸ软件建立了大型快锻液压机液压系统模型，给出了系统快锻工况下的工作性能指标和主要元件运行状态，并通过对比仿真结果与调试现场采集数据验证仿真模型。
结果表明：仿真模型与实际系统吻合较好，为ＩＴＩ－ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＸ软件在工程系统研究领域的应用提供了可行性依据。
关键词：液压机；液压系统；仿真；ＩＴＩ－ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＸ中图分类号：ＴＧ３１５．４∶ＴＰ３９１．９ 文献标识码：Ａ收稿日期：２０１２－０７－０１；修回日期：２０１２－０７－０５作者简介：张亦工（１９６０－），男，山西太原人，高级工程师，主要从事机械设计和研究工作。
０ 引言大型快锻液压机主机结构大多为上推式，即工作缸置于压机上部［１］。
此种结构压机重心高，液压管道长，系统经常工作在高压、大流量状态，而且动作切换频繁，极易产生冲击和振动，影响压机整体工作性能。
液压系统仿真是了解大型快锻液压机工作特性的重要手段。
本文对某大型快锻液压机快锻工况下的系统进行了动态仿真，给出了系统工作性能指标及主要元件运行状态。
１ 系统简介动力系统、主控系统和充液系统是快锻液压机液压系统的重要组成部分。
以某大型快锻液压机为例，动力系统为压机提供动力油源，其组成包括主油箱、主泵及其控制阀块，主泵控制阀块主要包括单向阀、溢流阀和卸荷阀。
压机主控系统通过控制主、侧缸和回程缸压力实现活动横梁快下、加压、卸压、回程和停止等动作，主、侧缸和回程缸均为柱塞缸，活动横梁通过柱塞与主、侧缸和回程缸分别连接，主、侧缸和回程缸压力分别由相应的集成阀块控制。
快锻液压机泵阀复合控制系统节能性研究
快锻液压机泵阀复合控制系统节能性研究翟富刚1 李雪冰2 姚 静1,2周 芳2 孔祥东1,21.先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室(燕山大学),秦皇岛,0660042.燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室,秦皇岛,066004摘要:为了从快锻液压机的能量源头出发降低系统的溢流损失和压力损失,提出了一种快锻液压机泵阀复合控制系统,通过相关理论对泵阀复合控制系统的节能机理进行了定性分析,通过实验定量研究了泵阀复合控制系统的能耗㊂实验结果表明:快锻液压机泵阀复合控制系统的能量利用率达到了31.9%,与电液比例阀控系统相比提高了近5倍,同时泵阀复合控制系统的输入功率仅为电液比例控制系统的18.4%㊂研究结果对提高快锻液压机的能量利用率并降低系统能耗具有重要意义㊂关键词:快锻液压机;泵阀复合控制;能量利用率;节能中图分类号:T H 137.7 D O I :10.3969/j.i s s n .1004132X.2015.16.005S t u d y o nE n e r g y S a v i n g C h a r a c t e r i s t i c s o fV a l v e a n dP u m pC o m p o u n dC o n t r o l S y s t e mo f F a s t F o r g i n g H y d r a u l i cP r e s s Z h a i F u g a n g 1 L iX u e b i n g 2 Y a o J i n g 1,2 Z h o uF a n g 2 K o n g X i a n g d o n g1,21.K e y L a b o r a t o r y o fA d v a n c e dF o r g i n g &S t a m p i n g T e c h n o l o g ya n dS c i e n c e (Y a n s h a nU n i v e r s i t y ),M i n i s t r y o fE d u c a t i o no fC h i n a ,Q i n h u a n gd a o ,He b e i ,0660042.H e b e i P r o v i n c i a lK e y L a b o r a t o r y o fH e a v y M a c h i n e r y Fl u i dP o w e rT r a n s m i s s i o na n dC o n t r o l ,Y a n s h a nU n i v e r s i t y ,Q i n h u a n gd a o ,He b e i ,066004A b s t r a c t :C o n s i d e r i n g t h e e n e r g y s o u r c e of f a s t f o rg i n gh y d r a u li c p r e s s ,ak i n do f v a l v e a n d p u m pc o m p o u n dc o n t r o l s y s t e mo n f a s t f o r g i n g h yd r a u l i c p re s sw a s p r o p o s e d t o r e d u c e t h e o v e rf l o w l o s s a n d p r e s s u r e l o s s o f t h e s y s t e m.T h e e n e rg y ‐s a v i n g m e ch a ni s mo f v a l v e a n d p u m p c o m p o u n dc o n t r o l s y s -t e m w a s q u a l i t a t i v e l y a n a l y z e dt h e o r e t i c a l l y ,a n dt h es y s t e m e n e r g y c o n s u m p t i o n w a s q u a n t i t a t i v e l ys t u d i e db y e x p e r i m e n t s .T h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s s h o wt h a t e n e r g y u t i l i z a t i o n r a t e o f v a l v e a n d p u m p c o m p o u n d c o n t r o l s y s t e mr e a c h e s 31.9%,a n d i m p r o v e s n e a r l y 5t i m e s c o m p a r e dw i t h e l e c t r o ‐h y d r a u -l i c p r o p o r t i o n a l v a l v e c o n t r o l s y s t e m.A t t h e s a m e t i m e ,t h e i n p u t p o w e r o f v a l v e a n d p u m p c o m po u n d c o n t r o l s y s t e mi s o n l y 18.4%o f t h e p r o p o r t i o n a l v a l v e c o n t r o l s y s t e m.T h e s t u d y r e s u l t s h a v e i m p o r -t a n t s i g n i f i c a n c e t o i m p r o v e e n e r g y u t i l i z a t i o na n dr e d u c e t h ee n e r g y c o n s u m p t i o no f t h e f a s t f o r g i n g h yd r a u l i c p re s s .K e y wo r d s :f a s t f o r g i n g h y d r a u l i c p r e s s ;v a l v e a n d p u m p c o m p o u n d c o n t r o l ;e n e r g y u t i l i z a t i o n r a t e ;e n e r g y s a v i n g收稿日期:20150404基金项目:河北省自然科学基金青年科学基金资助项目(E 2014203247);燕山大学重型机械协同创新计划课题(Z X 01‐20140400‐01);燕山大学青年教师自主研究计划课题(14L G A 006)0 引言快锻液压机具有运行平稳㊁速度快㊁精度好㊁自动化程度高等诸多优点,目前在自由锻造设备领域被认为是发展的主要方向之一[1]㊂相对于泵控液压系统来说,电液比例阀控系统具有响应快㊁成本低的特点,为快锻液压机所普遍采用,但同时阀控系统存在着能量利用率低㊁能耗高等一系列问题[2‐4]㊂随着 中国制造2025”的实施和推进,社会对节能降耗日趋重视,绿色节能将成为未来快锻液压机发展的主要方向㊂因此,针对快锻液压机液压系统,探寻新的节能原理或节能方式具有重要的现实意义㊂逄振旭等[5]研究了快锻工况P I D 控制器参数对系统能耗影响;管成[6]提出了机械液压复合式节能控制系统,利用机械飞轮和蓄能器配合达到液压机常锻工况节能的目的;姚静等[7]提出了采用蓄能器的液压机新型节能快锻回路㊂上述方法虽然在一定程度上降低了系统的能耗,但仍未从根本上解决快锻液压机能量利用率低的问题㊂近年来,变频技术的发展为液压系统的节能提供了一种新方法,即采用变频电机驱动定量泵实现泵的流量调节,从源头上减少系统的能量损失㊂文献显示,日本三菱公司最早将变频液压技术用于液压电梯,并实现了市场化,获得了良好的节能效果[8];徐兵等[9‐10]通过全变频驱动液压电梯控制系统与阀控系统的对比研究发现,前者比后者节能40%㊂变频技术已成为液压系统节能㊃4512㊃中国机械工程第26卷第16期2015年8月下半月Copyright ©博看网. All Rights Reserved.的一种发展趋势,但低响应性能制约了其在高动态特性要求系统中的应用㊂1 泵阀复合控制原理基于变频调节的快锻液压机泵阀复合控制系统原理如图1所示,主要由变频动力源单元和独立节流口阀控缸单元组成㊂其中,变频动力源单元主要由变频器1㊁电机2㊁定量泵3㊁安全阀4和单向阀5组成,通过调整变频器的输入频率实现定量泵3输出流量的无级调节㊂独立节流口阀控缸单元由主缸进液阀6㊁主缸排液阀7㊁回程缸进液阀8㊁回程缸排液阀9㊁主缸10和回程缸11组成㊂活动横梁12下行时,主缸进液阀6㊁回程缸排液阀9工作,位移传感器13采集的活动横梁的实际位移与给定位移比较,通过控制器15构成位置闭环控制主缸进液阀和回程缸排液阀的阀芯位移,进而控制活动横梁位置㊂同时,变频动力源单元通过压力传感器14检测主缸压力㊁回程缸压力和泵口压力,通过控制器构成压力闭环调节变频器频率来控制电机的转速,进而改变定量泵的输出流量,实现泵口压力跟随负载压力的变化且压差保持恒定㊂快锻回程时,回程缸进液阀8㊁主缸排液阀7工作,控制原理与压下过程一样,在此不再赘述㊂1.变频器 2.电机 3.定量泵 4.安全阀 5.单向阀6.主缸进液阀 7.主缸排液阀 8.回程缸进液阀9.回程缸排液阀 10.主缸 11.回程缸 12.活动横梁13.位移传感器 14.压力传感器 15.控制器图1 快锻液压机泵阀复合控制系统原理示意图快锻液压机泵阀复合控制方框图见图2,本文实验采用P I D 控制器对快锻液压机位置闭环和压力闭环进行控制㊂图2 快锻液压机泵阀复合控制方框图2 泵阀复合控制节能机理2.1 电液比例阀控系统功率2.1.1 下行时系统功率快锻液压机压下时,活动横梁下行,主缸进液阀和回程缸排液阀的流量Q 1㊁Q 4分别为Q 1=C d ωx v 12ρ(p s 1-p 1)≈A 1y ㊃(1)Q 4=C d ωx v 42ρ(p 2-p t )≈A 2y ㊃(2)式中,x v 1㊁x v 4分别为主缸进液阀和回程缸排液阀的阀芯位移;ω为阀口面积梯度;C d 为流量系数;ρ为油液的密度;p s 1为下行时泵口压力;p t 为油箱压力;p 1㊁p 2分别为主缸和回程缸的压力;A 1为主缸面积;A 2为回程缸面积;y 为活动横梁的位移(即液压缸运动的位移)㊂定义主缸面积A 1与回程缸面积A 2的比值γ=A 1/A 2,主缸进液阀与回程缸排液阀阀芯位移㊃5512㊃快锻液压机泵阀复合控制系统节能性研究翟富刚 李雪冰 姚 静等Copyright ©博看网. All Rights Reserved.比为α1=x v1/x v4㊂假定p t=0,由式(1)㊁式(2)可得p s1=p1+(γα1)2p2(3)下行时,活动横梁的力平衡方程为A1p1-A2p2+m g=m y¨+B p y㊃+F L+F f(4)式中,m为活动横梁的质量;B p为阻尼系数;F f为摩擦阻力;F L为负载力㊂由式(3)㊁式(4)得泵口压力为p s1=[1γ+(γα1)2]p2+1γA2(m y¨+B p y㊃+F L+F f-m g)(5)电液比例快锻系统的液压泵为定流量输出,设泵的输出流量为Q s1,则下行时输出功率为p s1Q s1={[1γ+(γα1)2]p2+1γA2(m y¨+B p y㊃+F L+F f-m g)}Q s1(6)2.1.2 上行时系统功率快锻液压机回程时,活动横梁上行,主缸排液阀和回程缸进液阀的流量Q2㊁Q3分别为Q2=C dωx v22ρ(p1-p t)≈A1y㊃(7)Q3=C dωx v32ρ(p s2-p2)≈A2y㊃(8)式中,x v2和x v3主缸排液阀和回程缸进液阀的阀芯位移; p s2为上行时泵口压力㊂定义主缸排液阀和回程缸进液阀阀芯位移之比为α2=x v2/x v3㊂假定p t=0,由式(7)㊁式(8)可得p s2=(α2γ)2p1+p2(9)上行时,活动横梁的力平衡方程为A2p2-A1p1-m g=m y¨+B p y㊃+F f(10)由式(9)㊁式(10)得泵出口压力p s2为p s2=[γ+(α2γ)2]p1+1A2(m y¨+B p y㊃+F f+m g)(11)电液比例快锻系统定量泵的输出流量为Q s2,则上行时输出功率为p s2Q s2={[γ+(α2γ)2]p1+1A2(m y¨+B p y㊃+F f+m g)}Q s2(12) 2.2 泵阀复合控制系统功率2.2.1 下行时系统功率根据泵阀复合控制原理可知,活动横梁下行时压力闭环控制泵口压力p's1跟踪主缸压力p'1,且使主缸进液阀两端压差Δp恒定,即p's1=p'1+Δp(13)下行时,活动横梁的力平衡方程为A1p'1-A2p'2+m g=m y¨+B p y㊃+F L+F f(14)式中,p'2为泵阀复合控制的回程缸压力㊂由式(13)㊁式(14)可得p's1=1γp'2+1γA2(m y¨+B p y㊃+F L+F f-m g)+Δp(15)泵阀复合控制系统工作时无溢流,泵的出口流量Q's1等于主缸流量Q1,即Q's1=Q1=πA1f S c o s2πf t(16)式中,f为压机的快锻频率;S为快锻行程;t为时间㊂由式(15)㊁式(16)得下行时泵的输出功率为p's1Q's1=[1γp'2+1γA2(m y¨+B p y㊃+F L+F f-m g)+Δp]Q's1(17)2.2.2 上行时系统功率泵阀复合控制系统活动横梁上行时,压力闭环控制使泵口压力p's2跟踪回程缸压力p'2,且使回程缸进液阀两端压差Δp恒定,即p's2=p'2+Δp(18)上行时,活动横梁的力平衡方程为A2p'2-A1p'1-m g=m y¨+B p y㊃+F f(19)由式(18)㊁式(19)可得p's2=γp'1+1A2(m y¨+B p y㊃+F f+m g)+Δp(20)泵阀复合控制系统上行时,泵的出口流量Q's2等于回程缸的流量Q3,则Q's2=Q3=πA2f S c o s2πf t(21)由式(20)㊁式(21)得上行时泵的输出功率为p's2Q's2=[γp'1+1A2(m y¨+B p y㊃+F f+m g)+Δp]Q's2(22) 2.3 两种系统的功率比较2.3.1 下行时系统功率对比活动横梁下行时,电液比例阀控系统与泵阀复合控制系统泵消耗功率差ΔP1为ΔP1=p s1Q s1-p's1Q's1(23)由于p2=p'2,Q's1=Q1,将式(6)和式(17)代入式(23),整理可得ΔP1=(γα1)2p2Q s1-Δp Q1+1r p2(Q s1-Q1)+ 1γA2(m y¨+B p y㊃+F L+F f-m g)(Q s1-Q1)(24)假设Q s1=Q1,即系统无溢流,Q1取最大值πA1f S,得ΔP1=πA1f S[(γα1)2p2-Δp](25)以0.6MN中试液压机的基本参数(表1)为例,Δp=2M P a,α1的取值范围为0.2≤α1≤0.7,p2的取值范围为2M P a≤p2≤6M P a㊂以α1㊁p2为横坐标轴,绘制下行时两系统功率差ΔP1曲面,如图3所示㊂可以看出,随着p2的增大系统功率差ΔP1增大,且阀芯位移比α1越大,ΔP1越小㊂功率㊃6512㊃中国机械工程第26卷第16期2015年8月下半月Copyright©博看网. All Rights Reserved.差ΔP 1所描绘的曲面全部在零平面之上,即ΔP 1>,表明下行时,电液比例阀控系统泵的输出功率大于泵阀复合控制系统泵的输出功率㊂表1 中试快锻液压机主要参数参数名称参数值参数名称参数值主缸面积(m2)2.36×10-2电机额定转矩(N ㊃m )191回程缸面积(m2)3.18×10-3快锻阀1㊁2额定流量(L /m i n )100液压泵排量(m L /r )63快锻阀3㊁4额定流量(L /m i n)40电机额定功率(k W )30活动横梁质量(k g)230图3 下行时两系统功率差2.3.2 上行时系统功率对比同理,由式(12)和式(22)整理可得活动横梁上行时,电液比例阀控系统与泵阀复合控制系统泵消耗功率差ΔP 2为ΔP 2=p s 2Q s 2-p 's 2Q 's 2=πA 2f S [(α2γ)2p 1-Δp ](26)以0.6MN 中试液压机的基本参数(表1)为例绘制上行时两系统功率差ΔP 2曲面,如图4表示㊂可以看出,随着p 1的增大系统功率差ΔP 2增大,且阀芯位移比α2越大,ΔP 2越大㊂功率差ΔP 2所描绘的曲面全部在零平面之上,即ΔP 2>0,表明上行时,电液比例阀控系统泵的输出功率大于泵阀复合控制系统泵的输出功率㊂图4 上行时两系统功率差综上,在整个工作行程内,电液比例阀控系统的输出功率均大于泵阀复合控制系统的输出功率㊂对于同一负载,压机推动活动横梁所消耗的有用功是相同的,因此系统的输出功率越小,系统的能量利用率也就越高,系统也就越节能㊂3 实验研究3.1 0.6M N 中试快锻液压机实验平台实验依托于燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室的0.6M N 中试快锻液压机实验平台,如图5所示㊂该平台液压系统原理见图1㊂图5 中试快锻液压机实验平台为了增加实验结果的可比性,电液比例阀控系统和泵阀复合控制系统两个实验均在0.6M N 中试快锻液压机实验平台上完成㊂电液比例阀控系统实验时通过变频器调定电机转速恒定为750r /m i n,其他实验条件与泵阀复合控制实验保持一致㊂0.6M N 中试快锻液压机主要参数如表1所示㊂3.2 电液比例阀控系统能耗实验分析实验给定位移为正弦曲线,锻造频率为1H z ,幅值15mm ,系统压力为10M P a ,电液比例阀控系统各部分功率曲线如图6所示㊂可以看出,系统输入功率曲线基本恒定,压机上行时,由于回程缸面积较小,溢流损失功率较大;而下行时系统给主缸供液,溢流损失的功率相对较小㊂根据图6曲线计算3s 内快锻液压机的能耗,如表2所示,表中W 1为负载消耗的能量,W 2为回程缸油路节流损失能量,W 3为主缸油路节流损失能量,W 4为溢流损失能量,W 5为系统输入能量㊂可以看出,负载消耗的能量仅占系统输入能量的5.5%,而溢流损失的能量占比59.3%,3s 内溢流能耗高达13.18k J,这是由于电液比例㊃7512㊃快锻液压机泵阀复合控制系统节能性研究翟富刚 李雪冰 姚 静等Copyright ©博看网. All Rights Reserved.(a)功率曲线(b)一个周期内功率曲线1.系统输入功率曲线2.溢流损失功率曲线3.主缸油路节流损失功率曲线4.回程缸油路节流损失功率曲线图6 电液比例阀控系统功率实验曲线阀控系统为了满足液压机快速响应的要求, 定量泵+溢流阀”构成的动力源长期处于高压溢流状态产生的能耗损失㊂另外,系统节流损失消耗的能量也是相当巨大的,主缸油路和回程缸油路节流损失的能量分别是2.07k J和5.76k J,两者总能耗相加占比达到36.2%,这部分能耗是高压油流经比例阀液阻产生的压力损失㊂表2 快锻液压机电液比例阀控系统能耗表名称W1W2W3W4W5能耗(k J)1.232.075.7613.1822.24能耗占系统输入能量的比例(%)5.59.325.959.31003.3 泵阀复合控制系统能耗实验分析压差Δp是泵阀复合控制系统压力闭环控制的目标,前面理论分析可知其值对泵阀复合控制系统的特性具有重要的影响㊂图7所示为压差Δp不同时泵阀复合控制系统的功率实验曲线,可以看出,随着Δp的增大,系统输入功率㊁回程缸油路节流损失功率和主缸油路的节流损失功率均增大㊂因此,从能耗角度,Δp越小越好㊂上述压差Δp对应的活动横梁位移实验曲线如图8所示㊂可以看出,随着Δp的增大,位移跟随性变好;在Δp=1M P a时,活动横梁的位移准确性较差,压下和回程均不能达到给定的位置,且相位滞后约0.2s,不能满足快锻压机位置精度要求;当Δp=3M P a时,系统出现了超调现象,且活(a)系统输入功率(b)回程缸油路节流损失功率(c)主缸油路节流损失功率图7 Δp不同时泵阀复合控制系统功率实验曲线动横梁振动明显增强,稳定性变差;当Δp=2M P a 时,系统兼顾稳定性和准确性,快速性也较好㊂综合考虑系统的稳定性㊁快速性㊁准确性以及系统能耗,本文选取Δp=2M P a进行实验㊂泵阀复合控制系统各部分的功率实验曲线如图9所示㊂可以看出,系统输入功率曲线不再保持恒定,而是随着压机的上行/下行循环变化㊂根据图9曲线计算3s内快锻液压机的能耗,如表3所示,可以看出,系统的溢流损失为零,虽然主缸油路和回程缸油路节流损失的能量占比依然很大,但其量值与负载消耗的能量愈加接近,负载消耗的能量达到系统输入能量的31.9%,系统能量利用率是电液比例阀控系统的5倍多㊂根据表2㊁表3的快锻液压机电液比例阀控系统与泵阀复合控制液压系统的能耗对比,可以看出,在负载消耗有效能基本相同的实验条件下,相对于电液比例阀控系统来说,泵阀复合控制系㊃8512㊃中国机械工程第26卷第16期2015年8月下半月Copyright©博看网. All Rights Reserved.(a )Δp =1M Pa (b )Δp =2M Pa (c )Δp =3M Pa 1.给定曲线 2.实际位移曲线图8 不同Δp时快锻压机的位移实验曲线(a)功率曲线(b)一个周期内功率曲线1.系统输入功率曲线 2.溢流损失功率曲线3.主缸油路节流损失功率曲线 4.回程缸油路节流损失功率曲线图9 泵阀复合控制系统功率实验曲线表3 快锻液压机泵阀复合控制系统能耗表名称W 1W 2W 3W 4W 5能耗(k J)1.301.001.7804.08能耗占系统输入能量的比例(%)31.924.543.6100统在主缸回路和回程缸回路节流损失的能量更小,加之系统的溢流损失为零,使得泵阀复合控制系统的装机功率大幅度降低,泵阀复合控制系统的输入能量仅为电液比例阀控系统输入能量的18.4%,装机功率下降的同时,快锻液压机系统初投入成本也将大幅度降低㊂综上所述,与电液比例阀控系统相比,快锻液压机泵阀复合控制系统具有良好的节能性㊂4 结论(1)提出了快锻液压机泵阀复合控制系统原理,主要从能量源头出发来降低系统的溢流损失和节流损失,同时分析了快锻液压机泵阀复合控制系统位置压力双闭环控制方法㊂(2)理论上定性地分析了快锻液压机泵阀复合控制系统的节能机理㊂分析结果表明,在快锻液压机整个工作行程内,泵阀复合控制系统相比电液比例控制系统具有更低的系统输入功率㊂(3)通过实验定量研究了快锻液压机泵阀复合控制系统的节能效果㊂研究结果表明,相同工况下,快锻液压机泵阀复合控制系统的能量利用率达到31.9%,与电液比例阀控系统的5.5%相比提高了近5倍,同时泵阀复合控制系统的输入功率仅为电液比例控制系统的18.4%,节能效果明显㊂参考文献:[1] 高俊峰.我国快锻液压机的发展与现状[J ].锻压技术,2008,33(6):1‐5.G a o J u n f e n g .R e s e n t S t a t u s a n dD e v e l o p m e n t o fH i g h ‐s p e e dF o r g i n g H y d r a u l i cP r e s si n O u rC o u n t r y [J ].F o r g i n g &S t a m p i n g T e c h n o l o g y ,2008,33(6):1‐5.[2] 陈柏金,黄树槐,靳龙,等.16MN 快锻液压机控制系统研究[J ].中国机械工程,2008,19(8):990‐992.C h e nB a i j i n ,H u a n g S h u h u a i ,J i nL o n g ,e t a l .D e v e l -o p m e n t o f t h eC o n t r o l S y s t e mf o r 16MNF a s t F o r g -i n g H y d r a u l i cP r e s s [J ].C h i n aM e c h a n i c a l E n g i n e e r -i n g,2008,19(8):990‐992.[3] 艾超,孔祥东,刘胜凯,等.泵控液压机蓄能器快锻回路控制特性影响因素研究[J ].锻压技术,2014,39(2):88‐93.(下转第2178页)㊃9512㊃快锻液压机泵阀复合控制系统节能性研究翟富刚 李雪冰 姚 静等Copyright ©博看网. All Rights Reserved.Y a n g H u,X u F e n g.M u l t i‐o b j e c t i v eP a r t i c l eS a r mO p t i m i z a t i o nA l g o r i t h m B a s e do nC r o w d i n g‐d e n s i-t y.C o m p u t e r E n g i n e e r i n g a n dA p p l i c a t i o n s,2013,49(17):190‐194.[6] 李志强,蔺想红.基于聚类的N S G A‐Ⅱ算法[J].计算机工程,2013,39(12):186‐190.L i Z h i q i a n g,L i nX i a n g h o n g.N o n‐d o m i n a t e dS o r t i n gG e n e t i cA l g o r i t h mI IB a s e do nC l u s t e r i n g[J].C o m-p u t e rE n g i n e e r i n g,2013,39(12):186‐190. 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锻造操作机液压系统设计与仿真
锻造操作机液压系统设计与仿真锻造操作机是锻造行业中的重要设备，其液压系统是实现设备动作和控制的关键部分。
本文将介绍锻造操作机液压系统的设计及其仿真分析，以期提高设备的性能和可靠性。
锻造操作机主要用于金属材料的锻造加工，其液压系统具有以下特点：动作精度高，能够实现精确的位移、速度和力控制。
需要承受高温、高压和高冲击负荷，因此要求液压元件具有高性能和长寿命。
系统中涉及多种液压元件和辅助元件的协调工作，因此需要精心设计液压回路和控制策略。
系统原理锻造操作机液压系统主要由液压泵、液压缸、液压阀、管道和辅助元件等组成。
根据设备工艺需求，设计液压系统原理图，确定液压缸数量、连接方式以及液压回路。
元件选型选择高品质的液压元件，如液压泵、液压缸、液压阀等，是保证液压系统性能的关键。
元件的选型还应考虑如下因素：布置方案根据设备结构和空间布局，设计液压系统的布置方案。
在保证系统性能的同时，应考虑如下因素：利用仿真软件对设计的液压系统进行仿真分析，可以评估系统的性能和可靠性。
通过仿真，可以得出如下在不同工况下，液压系统中的压力、流量和功耗等参数变化较小，系统性能稳定。
液压元件的选择和设计能够满足锻造操作机的工艺要求。
在一定范围内，液压系统的响应速度较快，能够适应快速动作的需求。
根据仿真结果，可以进一步优化液压系统设计，如调整液压回路参数、优化元件布置等。
仿真还可以指导设备的调试和优化，提高设备的可靠性和稳定性。
本文介绍了锻造操作机液压系统的设计与仿真分析。
通过合理设计液压系统原理、选择高品质的液压元件以及制定有效的布置方案，能够提高锻造操作机的性能和可靠性。
利用仿真软件对设计的液压系统进行仿真分析，可以评估系统的性能和可靠性，为系统的优化提供指导。
本文的研究成果对锻造操作机液压系统的设计和应用具有一定的参考价值。
随着科技的不断发展，锻造操作机液压系统的设计将面临更多新的挑战。
未来研究方向可以包括：研究新型的液压元件和控制系统，以满足锻造操作机不断提高的性能需求。
《2024年基于遗传算法的0.6MN快锻液压机多PID控制器参数优化研究》范文
《基于遗传算法的0.6MN快锻液压机多PID控制器参数优化研究》篇一一、引言在现代化的制造工艺中，锻造设备的效率和质量是至关重要的因素。
而0.6MN快锻液压机作为锻造设备中的一种，其性能的优化对于提高生产效率和产品质量具有重大意义。
本文针对0.6MN快锻液压机的多PID控制器参数进行优化研究，采用遗传算法作为优化工具，旨在提高液压机的控制精度和响应速度。
二、研究背景及意义随着工业自动化程度的提高，液压机作为重要的工艺设备，其控制系统的性能直接影响到产品的质量和生产效率。
传统的PID控制器在液压机的控制中得到了广泛应用，但由于液压系统的复杂性，单一的PID控制器往往难以满足快速、准确控制的需求。
因此，多PID控制器的应用逐渐成为研究热点。
然而，多PID控制器的参数优化问题一直是研究的难点。
本文通过引入遗传算法，对0.6MN快锻液压机的多PID控制器参数进行优化，旨在提高液压机的控制性能和稳定性。
三、遗传算法概述遗传算法是一种模拟自然选择和遗传学原理的优化算法。
它通过模拟生物进化过程中的选择、交叉和变异等操作，对问题进行优化求解。
遗传算法具有全局搜索能力强、适应性强、易于并行计算等优点，在许多优化问题中得到了广泛应用。
本文采用遗传算法对0.6MN快锻液压机的多PID控制器参数进行优化，以期达到更好的控制效果。
四、多PID控制器参数优化模型本文以0.6MN快锻液压机的多PID控制器为研究对象，建立参数优化模型。
首先，根据液压机的实际工作情况，确定多PID 控制器的结构。
然后，以控制性能指标（如响应速度、超调量、稳态误差等）作为优化目标，建立参数优化模型。
模型中，通过遗传算法对PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间等参数进行优化，以获得最佳的控制效果。
五、实验结果与分析通过实验验证了基于遗传算法的多PID控制器参数优化方法的有效性。
实验结果表明，经过优化的多PID控制器在0.6MN快锻液压机上的控制性能得到了显著提高。
一种快速锻造液压机关键零件设计分析
一种快速锻造液压机关键零件设计分析毛春燕【摘要】The structural characteristics of a kind of fast forging hydraulic press have been mainly introduced in the text as well as the establishment of mechanical model of key parts. The simulation has been conducted by use of the large three-D finite element analysis software I-DEAS. As per the analysis of stress and strain fields of beam in different structures, the stress status and its deformation trend of the key parts during forging process have been predicted. The structure of key parts has been optimized via comparison. The geometric size under optimum strength and rigidity has been determined. The material has been distributed properly and made full use.%介绍了一种快速锻造液压机结构特点.建立了关键零件力学模型,并采用大型三维有限元分析软件I-DEAS对其进行模拟.通过对不同结构型式梁的应力、应变场的分析,预测出锻造过程中关键件的应力状态及其变形趋势.经过比较、优化主要零部件的结构,确定其在最佳强度和刚度下的几何尺寸,使材料得到合理分配,充分发挥出所用材料的潜力.【期刊名称】《锻压装备与制造技术》【年(卷),期】2013(048)002【总页数】3页(P36-38)【关键词】机械设计;液压机;快速锻造;力学模型;有限元分析【作者】毛春燕【作者单位】太原重工股份有限公司技术中心,山西太原 030024【正文语种】中文【中图分类】TG315.41 引言随着国内各大钢厂的技术改造，预计钢的产量将上很大一个台阶。
22MN快锻液压机液压控制系统
2010年3月第38卷第6期机床与液压MACH I N E T OOL &HY DRAUL I CSMar 12010Vol 138No 16DO I:10.3969/j 1issn 11001-3881120101061009收稿日期:2009-09-16基金项目:国家自然科学基金资助项目(50875229)作者简介:姚静(1978—),女,博士研究生,研究方向为重型机械机电液控制系统。
E -mail:jyao@ysu 1edu 1cn 。
22MN 快锻液压机液压控制系统姚静1,孔祥东2,何龙1,权凌霄1(11燕山大学,河北秦皇岛066004;21河北省重型机械流体传动及控制实验室,河北秦皇岛066004)摘要:22MN 快锻液压机液压控制系统利用当前先进的电液比例技术和电控技术,结合液压机工作特性,实现位移正弦控制,且运行快速平稳、无冲击振动。
针对该系统高功耗问题,对液压系统进行优化设计,达到了节能的目的。
并基于快锻压机工艺对该机的电控系统进行了设计,该系统功能强大,易于操作。
关键词:液压机;快锻;液压控制系统;电控系统中图分类号:TG31514;TP312 文献标识码:A 文章编号:1001-3881(2010)6-024-4The Hydrauli c Con trol System of 22M N Fa st Forg i n g PressY AO J ing 1,K ONG Xiangdong 2,HE Long 1,QUAN L ingxiao1(11Yanshan University,Q inhuangdao Hebei 066004,China;21Fluid PowerTrans m issi on and Contr ol f or Heavy Machinery of Hebei Pr ovince,Q inhuangdao Hebei 066004,China )Abstract:Advance electr o 2hydraulic p r oporti onal and electr onic contr ol technol ogy were adop ted in the hydraulic contr ol syste m of 22MN fast forging p ress .Combining with its working characteristics,sine moti on was realized rap idly without i m pact vibrati on .According t o its high power consu mp ti on,its hydraulic contr ol system was op ti m ized and enerngy was saved greatly .Its electric contr olsyste m designed based on forging p r ocess had powerful functi on and it was easy t o mani pulate .Keywords:Forging p ress;Fast f orging;Hydraulic contr ol syste m;Electr onic contr ol syste m 随着现代化工业的迅速发展,人们对锻造液压机的整体性能提出了越来越高的要求,因为这不仅可以提高生产率,还可以减小工件损耗,节约原材料[1]。
《基于遗传算法的0.6MN快锻液压机多PID控制器参数优化研究》范文
《基于遗传算法的0.6MN快锻液压机多PID控制器参数优化研究》篇一一、引言随着工业自动化程度的不断提高，液压机作为重要的工艺设备之一，其控制系统的优化对提高生产效率和产品质量具有重大意义。
本文针对0.6MN快锻液压机，采用遗传算法对多PID控制器参数进行优化研究，以提高液压机的控制精度和响应速度。
二、0.6MN快锻液压机概述0.6MN快锻液压机是一种重要的金属加工设备，广泛应用于各类锻造、挤压、压制等工艺过程。
其工作原理是利用液体压力进行能量传递和转换，以达到加工目的。
然而，液压机的控制精度和响应速度受多种因素影响，其中控制器参数的选取和优化是关键因素之一。
三、多PID控制器原理及应用PID（比例-积分-微分）控制器是一种常用的控制算法，具有结构简单、易于实现、参数调整方便等优点。
在0.6MN快锻液压机中，采用多PID控制器可以实现多通道、多环节的控制，提高系统的稳定性和控制精度。
然而，多PID控制器的参数调整较为复杂，需要针对不同的工艺过程和工况进行优化。
四、遗传算法在多PID控制器参数优化中的应用遗传算法是一种模拟自然进化过程的优化算法，具有全局搜索能力强、适应性强、收敛速度快等优点。
将遗传算法应用于多PID控制器参数的优化中，可以实现对控制器参数的自动调整和优化，提高系统的控制性能。
五、研究方法与实验设计本研究采用遗传算法对0.6MN快锻液压机的多PID控制器参数进行优化。
首先，建立液压机的数学模型和控制模型，确定多PID控制器的结构和参数范围。
然后，利用遗传算法对多PID控制器的参数进行搜索和优化，通过仿真和实验验证优化效果。
最后，对比优化前后的控制系统性能指标，如控制精度、响应速度等。
六、实验结果与分析通过实验验证，采用遗传算法对0.6MN快锻液压机的多PID 控制器参数进行优化，可以显著提高系统的控制精度和响应速度。
优化后的控制系统具有更好的稳定性和鲁棒性，能够适应不同的工艺过程和工况。
浅析快速锻造压机液压系统及控制系统
- 44 -工 业 技 术０ 引言随着社会经济、工业生产技术不断发展的大环境下，传统锻造压机系统效率低、能耗高和精度不足等缺点逐步暴露出来，很大程度上制约了现代工业的发展。
随着自动化控制技术的快速发展，快速锻造压机的液压系统和控制系统的实用性与可靠性得到了大幅度升级。
因此，针对快速锻造压机液压系统及控制系统的构造、技术原理、应用要点进行分析，十分有必要。
１ 快速锻造液压机的构成快速锻造压机是一种在当今工业生产领域中应用率比较高的设备，主要是新材料制备、关键零件锻造的生产任务。
该设备是一个复杂的电子机械系统，涉及多种技术、系统、元件的应用。
总体来说，快速锻造液压机的基本构成包括4个。
1）主机系统部分，主要有主机、工作台、上砧快换系统等，该部分主要承担核心锻造工艺任务，包括拔长、镦粗等。
2）液压控制系统，是为系统提供液压控制动力的核心系统。
3）锻压操作系统，通过该系统可以完成锻造机械化、自动化，是促进系统升级的关键。
4）电气系统，主要是提供电力、对电气机组进行控制，收集信息数据的主要系统[1]。
２ 液压系统工作原理在锻造生产活动当中，快速锻造压机的运行有普通锻造和快速锻造两种工况。
其中，普通锻造工况下，系统压力数值是25 MPa，主缸输出力和回程力分别为20 MN 与1 MN，而锻造频次约为40 min/次~45 min/次。
在快速工况下，电机功率达到250 kW，而锻造频率约为80 min/次~85 min/次。
接下来，对快速锻造压机的液压系统主要原理及特点进行分析。
２．１ 普通锻造通常情况下快速锻造压机的生产运行都出于普通锻造工况，此时5号电磁阀通电，系统运行进而在相关区域产生压力。
当9号比例溢流阀通电时，系统锻造压力生成。
当6号比例阀通电，压力油由液压泵输出，通过主管道、7号阀门进入主缸。
当18号电磁阀通电，同时系统中16号及17号插装阀启动，回升缸和油箱接通。
然后，系统活动梁向下运动，同时冲液阀启动，为主缸补充液体。
液压系统的工作特性仿真与优化设计
液压系统的工作特性仿真与优化设计液压系统是一种能够将液体压力转化为机械能的技术，广泛应用于各个工业领域，如冶金、机械、航空等。
在设计和优化液压系统时，通过仿真可以有效地评估系统的工作特性，并做出相应的优化设计。
液压系统的工作特性主要包括压力、流量和功率特性。
通过对液压系统进行仿真，可以模拟和预测在不同工况下系统的这些特性。
仿真可以基于物理模型、数学模型或结合两者进行。
物理模型仿真是通过实验设置建立动力学方程，并通过实际器件进行实验验证，这种方法工作量大且成本高。
数学模型仿真是通过数学方程对系统进行建模和仿真，能够快速得到结果，但对于复杂的系统可能存在误差。
综合利用物理模型和数学模型进行仿真，可以在保证准确性的同时获得较高的效率。
在液压系统的仿真中，一种常用的方法是使用计算机辅助设计（CAD）软件。
CAD软件能够构建系统的三维模型，并对其中的液压元件进行建模和仿真。
在建模过程中，可以设置元件的参数、工作条件和控制策略，通过仿真得到系统在不同参数和工况下的性能表现。
通过CAD软件，设计者可以对不同部件进行修改和调整，以达到设计要求。
液压系统的仿真与优化设计是一个复杂而重要的工作。
首先，需要明确系统的工作目标和要求，如压力、流量、响应时间等。
然后，进行仿真，获得系统的初始设计方案。
根据仿真结果，可以分析系统的性能和问题，并根据需要进行优化。
优化设计可以通过改变液压元件的参数、布局和控制策略来实现。
通过不断的仿真和优化，设计者可以逐步改进系统的工作特性，使其更符合要求。
液压系统的仿真与优化设计还涉及到一些理论和技术。
其中，控制理论是一个关键的领域。
液压系统常常需要进行控制，以实现一定的工作目标。
常用的控制方法有比例控制、压力和流量控制、开环和闭环控制等。
合理的控制策略可以提高系统的性能和可靠性。
此外，传感器技术也是液压系统设计中的重要内容。
传感器可以用来监测和反馈系统的状态和参数，保证系统的正常工作。
常用的传感器有压力传感器、流量传感器等。
基于22MN快锻液压机多模态控制策略研究
回程 缸进 液 阀 Ｓ ２的流 量为 ： Ｖ
Ｓ ３的流 量 为 ： Ｖ
换。 误差 ｅ 可分为 ３ 个域 ， 误差界限设为 Ｍ 、 。当 ｌ Ｈ艋 ｅ ＞ＭＨ ， 明误 差 的绝 对 值 已 经很 大 ， 用 最 小 （ ｌ 时 说 采 时间最优控制 ， 时控制器输 出应按最大输 出， ｌ 此 当 ｅ
控制 规则 如下 ：
Ｒ ｌｌ Ｆ （ ｕ Ｉ ｅ ｅ ＞ Ｒ ｌ Ｉ ｕｅ Ｆ ２ Ｔ Ｅ （ Ｈ Ｎ ｕ ＝
目
ｏ． ０・ Ｏ ．
一
一
０． １ ０ １． Ｏ ２． ０ ３． ０４． ０ ５ ． ５ ２． ５３． ５ ４． ５ ５．
＜Ｍ Ｈ Ｎ ｕ ＨＴ Ｅ （ ＝
Ａ— —工作缸工作面积 。 回程 缸有 杆 腔压力
— —
Ｑ ＝Ａ ＋ ｐ ＋Ｑｖ ｓ Ｖ １ ｌ Ｓ ｌ ］
回程 缸 的流量 连续 性 方程 为 ：
。 Ｖ 。
Ａ —— 回程缸工作面积 ２ Ｇ— — 活动 横 梁所受 重 力
— —
摩擦 力
Ｆ —— 负 载 干扰 Ｌ
— — — —
比例 增 益
＆ — — 比例 插装 阀 固有 频 率
— —
液压机的活动横梁在主缸和 回程缸作用下运动 ，
其 动力 学方 程 为 ： 工 作缸 的流 量连 续性 方 程为 ：
・ Ｖ 。
工作缸有杆腔压力
．
． ．
Ｐ１ —Ｐ２ ４ Ｇ 一 Ａｌ － 一 一Ｂｖ Ｙ＝ ｍ ｙ
２０ ０８年第 １ 期 Ｏ
液压 与 气 动
式 中ｌ ——主阀芯位移 比例 插装 阀输入 电流
— — — —
１ ３
下时 ， 主缸 进 液 阀 Ｓ 工 作 ， Ｖ１ 回程 缸排 液 阀 Ｓ ４关 闭 ， Ｖ 使 锻 压 机 快速 下 行 ； 返程 时 ， 回程 缸 进 液 阀 Ｓ Ｖ２和 主 缸卸荷 阀 Ｓ ３同时 投入 工 作 ，使 锻压 机 快速 回程 ， Ｖ 完 成 一个 工作 循 环 。Ｐ Ｖ为 溢流 阀 ， 其压 力可 以调 节 。
《基于遗传算法的0.6MN快锻液压机多PID控制器参数优化研究》范文
《基于遗传算法的0.6MN快锻液压机多PID控制器参数优化研究》篇一一、引言随着工业自动化水平的不断提高，液压机作为重要的工业设备之一，其控制系统的优化对提高生产效率和产品质量具有重要意义。
0.6MN快锻液压机作为一种常见的液压设备，其控制系统的性能直接影响到锻造过程的稳定性和产品质量。
传统的PID控制器在液压机控制中应用广泛，但其在多变量、非线性、时变等复杂工况下的控制效果并不理想。
因此，本文提出基于遗传算法的多PID控制器参数优化方法，以提高0.6MN快锻液压机的控制性能。
二、问题描述与背景0.6MN快锻液压机在锻造过程中，需要应对多种工况和复杂环境，如高温、高压、高速等。
传统的单PID控制器难以满足这些工况下的控制要求，因此需要采用多PID控制器来实现对液压机的精确控制。
然而，多PID控制器的参数优化是一个复杂的问题，需要考虑多个参数之间的耦合关系和工况的时变性。
因此，如何优化多PID控制器的参数，提高液压机的控制性能，成为了一个亟待解决的问题。
三、遗传算法概述遗传算法是一种基于生物进化原理的优化算法，具有全局搜索、并行计算、自适应调整等优点。
在多PID控制器参数优化中，遗传算法可以通过模拟自然选择和遗传机制，在参数空间中搜索最优解。
因此，本文采用遗传算法来优化0.6MN快锻液压机的多PID控制器参数。
四、方法与实现1. 建立多PID控制器模型：根据0.6MN快锻液压机的控制系统结构，建立多PID控制器模型。
该模型包括多个PID控制器，每个PID控制器对应一个控制回路，实现对液压机的精确控制。
2. 确定优化目标：根据液压机的控制要求，确定优化目标。
本文以液压机的控制精度、响应速度、稳定性等指标作为优化目标。
3. 遗传算法参数设置：设置遗传算法的参数，包括种群大小、交叉概率、变异概率等。
同时，根据问题的特点，设计合适的编码方式和适应度函数。
4. 遗传算法优化过程：运行遗传算法，通过模拟自然选择和遗传机制，在参数空间中搜索最优解。
锻造操作机液压系统设计与仿真分析
锻造操作机液压系统设计与仿真分析摘要：锻造操作机是核电、火电、轨道交通等重大装备制造的关键设备。
锻造操作机液压控制系统包括夹持系统、提升俯仰系统、水平移动系统、缓冲系统、大车行走系统和夹钳旋转系统。
采用平均流量法对液压泵站进行节能设计。
在数学模型的基础上对液压系统的关键控制性能(快速性、准确性、起动性)和可靠性进行仿真分析研究。
结果表明，通过对液压系统回路的合理设计，改善了液压系统的控制性能，提高了液压系统的可靠性，可为大流量液压系统的设计提供理论指导，实现锻造操作机的快速、精确、稳定、智能控制。
关键词：锻造操作机；液压系统；设计；仿真0引言目前，我国的大型操作机主要依赖进口，不仅价格昂贵、供货周期长，而且也使我国大型锻件的制造加工技术受制于人。
因此，自主研发大型锻造操作机对我国重大装备制造业的发展有重要意义。
锻造操作机的灵巧性和快速性是保证锻件质量的重要指标，而大型操作机的大负载、大惯量和冲击载荷对传动系统的设计带来了很大的困难，通常需要采用机电液混合驱动的方式来实现快速和准确控制，因此，液压系统是大型操作机设计的关键之一。
1操作机液压系统设计1.1操作机液压系统功能分析锻造操作机主要由大车、夹钳和台架三部分组成，为满足开坯、拔长、镦粗和整圆等锻造工艺要求，操作机需要具备行走、夹钳开闭、旋转、提升、平移和缓冲等多种功能。
对于大型操作机，上述功能主要由液压驱动方式来实现。
行走功能：由液压系统驱动大车前进和后退，实现锻件的水平移动。
通过液压马达来实现大车的运动和定位，同时控制大车起停带来的冲击。
夹持功能：由液压系统驱动夹钳实现锻件的夹持和旋转。
通过夹钳液压缸实现锻件的夹持，通过液压马达驱动夹钳旋转，并实现准确定位。
悬架功能：由液压系统驱动悬架液压缸实现夹钳和锻件的垂直移动和俯仰。
同时设置液压缓冲机构，以缓解锻压对夹钳的冲击。
1.2操作机液压控制系统的设计操作机在机构构型上通常采用解耦设计，将操作机主要功能分解成夹持、提升俯仰、水平移动、锻造缓冲、大车行走、夹钳旋转等6个相对独立的运动，这使得液压系统的设计也具有独立性。
快锻系统压力位移复合控制节能研究
快锻系统压力位移复合控制节能研究姚静;曹晓明;李彬;孔祥东;周芳【摘要】针对锻造液压机普通电液比例阀控系统快锻工作过程中,系统定压输出、回程缸背压腔压力过大,系统传动效率低的问题,提出了一种基于压力位移复合的控制策略,在保证控制精度的前提下,同时进行了回程缸背压腔压力控制和泵口压力负载敏感控制.通过建立液压机压力位移复合控制的整体数学模型,对其节能机理进行了研究,并分析了影响其节能效果的两个重要因素——回程缸背压腔压力pb和泵口与工作腔压力差值△p.实验结果表明,基于压力位移复合控制的液压机快锻系统加载时系统位置误差达到1.5mm,与传统的电液比例阀控系统相比,装机功率降低至传统电液比例阀控系统装机功率的52.3％,功耗也降低为普通比例阀控系统的49.2％.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2016(027)002【总页数】8页(P265-272)【关键词】复合控制;快锻;液压机;节能【作者】姚静;曹晓明;李彬;孔祥东;周芳【作者单位】河北省重型机械流体动力传输与控制实验室,秦皇岛,066004;先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室(燕山大学),秦皇岛,066004;燕山大学,秦皇岛,066004;燕山大学,秦皇岛,066004;燕山大学,秦皇岛,066004;河北省重型机械流体动力传输与控制实验室,秦皇岛,066004;先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室(燕山大学),秦皇岛,066004;燕山大学,秦皇岛,066004;燕山大学,秦皇岛,066004【正文语种】中文【中图分类】TH137.5液压机广泛应用于国民经济各领域,在工业生产中已占据举足轻重的地位[1-3]。
目前,锻造液压机液压系统装机功率通常高达数千千瓦，但其液压系统传动效率只能达到2%～10%[4],所以其节能研究已成为当务之急。
目前,对锻造液压机液压系统的节能研究尚处于起步阶段。
姚静等[5]设计出采用蓄能器的快锻压机新型节能回路，并对其快锻控制性能进行了仿真和试验研究;裴华军等[6]在HSHP-1000T液压机上配置了蓄能器,通过对比分析得出蓄能器的引入在一定程度上降低了系统装机功率的结论;张哲[7]提出了基于变频调节的泵阀复合控制快锻液压系统,该系统能耗仅为电液比例快锻系统的30%左右;文献[8-11]应用伺服直驱泵控技术实现了对液压机和压铸机的节能改造,并通过仿真和实验证明了该液压机与之前相比可节能20%以上，压铸机较改造前节能46.3%;管成[12]提出了液压机机械-液压复合式节能控制系统,配合使用飞轮和蓄能器,达到液压机液压系统节能的目的;Ali等[13]提出了变压力的伺服位移控制系统，有效减小了动力源的溢流损失。
22MN快锻液压机快锻控制特性研究
22MN快锻液压机快锻控制特性研究孔祥东李楠姚静窦雪川赵悦(燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室河北秦皇岛066004)摘要：快锻液压机由于动梁速度高，主控阀组必须进行频繁、快速的动作切换，且压机运动部分的惯性又相当大，所以往往引起剧烈的液压冲击和机械振动，严重影响压机的运行精度和使用寿命。
本文在研究其快锻曲线的基础上，针对现有的快锻液压机控制系统控制方式，指出其弊端并提出采用正弦输入的闭环控制。
并进行了较全面的建模研究，利用MATLAB/Simulink工具箱进行仿真，仿真结果表明此种控制方式是可行的，效果明显优于开关控制+局部闭环控制。
关键词：快锻液压机；快锻曲线；电液比例控制中图分类号：TG315.4+60 前言随着现代化工业的迅速发展，人们对锻造液压机的锻造速度和压下精度提出了越来越高的要求，因为这不仅可以提高生产率，还可以减小工件损耗，节约原材料。
锻造液压机具有高压、大流量、大运动惯量等特点，这些特点往往造成锻造液压机快速性和稳定性差难以协调、卸压卸荷换向冲击大、控制精度低和故障率高，为了克服这些负面影响，关键是设计拟合锻压过程中的锻造曲线，使锻造曲线不因为锻造过程负载工况的不同而出现大的突变点。
传统锻造液压机为插装阀控制系统，阀的开关和启闭容易引起较大的冲击和振动，22MN快锻液压机组采用电液比例控制系统，其响应快、控制精度高等特点非常适合于快锻液压机，更重要的是可以通过调节电液比例插装阀得到理想的锻造工艺曲线，锻造次数和锻造精度更容易实现。
1 锻造曲线锻压机控制的关键是设计拟合锻压过程中的锻造曲线，使锻造曲线不因为锻造过程负载工况的不同而出现大的突变点，而且在上、下死点减速达到平稳过渡。
理想的锻造曲线一般为正弦曲线。
目前，技术水平最高的是德国潘克公司制造的正弦泵传动系统，但由于其价格高、维护成本高，国内广泛应用* 20080510收到初稿，20080605收到修改稿的是三级插装阀系统。
基于自适应模糊PID的快速锻造油压机仿真分析
基于自适应模糊PID的快速锻造油压机仿真分析徐琬婷;万鸾飞;李浩然【摘要】快速锻造油压机是冶金行业的重要设备之一,其主要特点是锻造速度快、锻造精度高.在实际设计和应用过程中,锻压机的主工作缸和其它协同模块的高精度控制是保证锻件高精度、高质量的重要因素之一.随着工业的发展,人们对锻压机的锻造精度也提出了更高的要求,传统的PID控制技术已无法满足高精度快锻压机的要求.针对这一情况,我们将自适应模糊PID控制方法,应用到快速锻造油压机的控制上,通过MATLAB进行仿真和分析,从仿真结果可以看出,自适应模糊PID算法把PID控制简便性、可靠性与模糊控制的智能型、灵活性融为一体,发挥了传统PID 控制与自适应模糊控制的各自长处.【期刊名称】《西昌学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(031)002【总页数】4页(P29-32)【关键词】模糊自适应;PID控制;锻压机;高精度【作者】徐琬婷;万鸾飞;李浩然【作者单位】芜湖职业技术学院,安徽芜湖 241006;芜湖职业技术学院,安徽芜湖241006;燕山大学,河北秦皇岛 066004【正文语种】中文【中图分类】TP273+.4随着自由锻造技术的发展，快速锻造压机由于自动化程度高、锻造次数高、行程速度快在金属成型、金属锻造和重工业中使用越来越广泛。
为了降低企业生产成本，提高生产效率，对锻造产品的质量和尺寸精度要求也越来越高，这就对快速锻造压机的锻造频次和控制精度要求也越来越高。
而提高快速锻造压机的控制精度，关键在于控制其核心部件即主工作液压油缸的位置精度。
PID控制器具有以下优点：控制系统鲁棒性能好，对外部扰动不敏感、可靠性高、算法简单，因此被广泛应用于快速锻造液压机，尤其是锻造次数在80次/min以上的锻造系统中【1】。
而锻压设备在实际生产过程中，由于主油缸工作压力和锻件材料的力学性能是时刻变化的，且不是线性时变系统，因此很难精准地建立快速锻造液压机实际工作过程中的数学模型，这给提高快速锻造机的精度和准确度带来了很大的麻烦。
快锻压机锻造频次仿真与试验研究
快锻压机锻造频次仿真与试验研究
潘多斐;张建鹏;刘赟清;张晓丽
【期刊名称】《锻压装备与制造技术》
【年(卷),期】2022(57)4
【摘要】快速锻造液压机是锻造生产的重要设备之一,其特性主要体现在快锻阶段,频次是其主要指标。
本文基于Amesim软件从液压系统着手对20MN快锻压机快锻频次进行分析研究。
快锻采用蓄能器回程,快锻下行和回程的速度依靠主缸的卸载比例阀进行调节,通过搭建蓄能器回程快锻液压系统仿真模型,对比分析蓄能器连通阀采用比例插装阀和开关阀时的压机频次,得出蓄能器连通阀采用比例插装阀时压机频次可提升11.9%,并通过了试验验证,为快锻压机的设计发展提供依据。
【总页数】5页(P28-32)
【作者】潘多斐;张建鹏;刘赟清;张晓丽
【作者单位】兰州兰石重工有限公司;兰州兰石集团有限公司能源装备研究院【正文语种】中文
【中图分类】TG315.4
【相关文献】
1.油压机提高锻造频次液压弹簧装置分析与研究
2.31.5MN快锻压机液压系统快锻回路仿真
3.锻造过程中锻件厚度自动控制在快锻压机上的应用分析
4.基于AMESim的快锻压机泄压特性仿真分析
5.快锻压机主泵供液系统仿真分析
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2019年第8期
引言
着工业
的快速 ，冶、船舶、汽等
业对各种大型锻件的需求越来越多。快锻液压
机作为大型锻件的
工设备,其性能在很大程度
上反映 个国家的
业水平和能力'1（,因，提
高快能控制与
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方面进 很多 ，孔祥东等'2（在 锻
Abs+act: In order to improve control precision and respond speed of quick forging hydrauOc press, a velocity position compound control strateyy is proposed based on independent 1X60-0 control technolovy and position closed-loop control theory of quick forging hydraulic press. According to the given target position and operating eeeocty, an eipeced postton cuaeetsdestgned combtntng?heac?uaewoaktngcondtton ooooagtngpaes.Byustng ?hepaoposed eeeocty-postton compound con aoesaaegy, wecan opeaae?he mo etng beam ooooagtng paes accoadtng o?hedestgned postton cuaeeand tcan beaccuaaeeyposttoned when ?hemoetngbeamappaoachesots uppeaand eoweaetmtposttons.In ?heaeseaach, ?heooua-quadaan?chaaaceatstcsooooagtngpaesaaeanaeyaed and a ?heo ae tca emode eo o?he hyd aau etcsys em o ooo ag tng p ae s ts es ab etshed. On ?htsbasts, amechaaontcs-hydaauetcs co-stmueaton modeeooooagtngpaestsesabetshed.Thestmueaton aesuesshow?ha?, byustng?heeeeocty-postton compound con aoesaaegy, wecan opeaae?hemoetngbeam ooooagtngpaesaccoadtng?hedestgned postton and eeeoctycuaeeswthou?deeayand t can aeaetaehtgh paectston posttontng.Theposttontngaccuaacytswthtn 0.3 mm, and ?heposttontngaccuaacytsgaaduaeytmpaoeed wth ?heaeducton oopaesuaeoeed saoke. Key words : quick forging hydraulic press, independent metering control, position closed-loop control, velocity position compound control
收稿日期：2018-12-19 基金项目：国家自然科学基金(51575374,51605322)；山西省重点研发计划(201803D121098,201803D421040) 作者简介:乔志刚(1991 — ),男，河北邯郸人，硕士研究生，主要从事机电液一体化和液压传动控制方面的研究工作&
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液压与'动
关键词：快锻液压机；负载口独立控制；位置闭环控制；速度位置复合控制 中图分类号:TH137 文献标志码：B 文章编号：1000-4858(2019 )08-0013-08
Simulation on Compound Control Characteristics of Velocty and Position for Quick Forging Hydraulic Press
QIAOZht-gang， ZHANGXtao-gang， ZHAOBtn， MUXtao-peng， WANG X tang-yu
(Key Lab of Adwnced Transducers and InteXiyent Control System of Ministra of Education, Taiyuan University of Technology, Taiyuan, Shanii 030024 )
2019年第8期
液压与'动
13
doi ： 10.11832/j. issn. 1000-4858.2019. 08.003
快锻液压机速度位置复合控制特性仿真研究
乔志刚，张晓刚，赵 斌，穆晓鹏，王翔宇
(太原理工大学新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室，山西太原030024)
摘要：为提高快锻液压机的控制精度与响应速度，在传统锻压机四通道负载口独立控制与位置闭环 控制原理的基础上，提出快锻液压机速度-位置复合控制策略。根据给定的目标位置和运行速度，结合锻压 机实际工况，设计出期望的位移曲线，利用速度位置复合控制策略，实现锻压机活动横梁按照所设计的位移 曲线运行,并在接近上下顶［时精确定位。分析了锻压机的四象限工作特性,建立了锻压机液压系统理论模 型，并在此基础上，搭建了锻压机机液联合仿真模型，仿真研究结果表明：采用速度-位置复合控制系统，使锻 压机的活动横梁能够无滞后地按照设计的位移曲线与速度曲线运行并实现了高精度定位 ，定位精度能够达 到0.3 mm之内；随着加压工进行程的减少，定位精度逐渐提高。