專利名稱：一種控制油壓機(jī)滑塊下死點(diǎn)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于油壓機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及油壓機(jī)滑塊位置的控制，為ー種控制油壓機(jī)滑塊下死點(diǎn)的方法。
背景技術(shù)：
油壓機(jī)的工作原理是利用安裝在其上的滑塊反復(fù)運(yùn)動(dòng)，使得毛坯材料產(chǎn)生塑性形變或分離達(dá)到無切屑。滑塊在運(yùn)行到下死點(diǎn)時(shí)停機(jī)過早或過晚都會(huì)導(dǎo)致加工產(chǎn)品的不合格，甚至導(dǎo)致模具被直接破壞，因此對(duì)油壓機(jī)滑塊下死點(diǎn)的精確控制是十分必要的。目前油壓機(jī)控制系統(tǒng)主要分為開關(guān)閥控制方式與伺服閥控制方式兩種，開關(guān)閥控制方式主要通過接近開關(guān)的方式來對(duì)滑塊進(jìn)行位置控制，這必然導(dǎo)致其精度不高，只能加 エー些對(duì)精度要求不高的產(chǎn)品。伺服閥控制方式能較準(zhǔn)確地控制滑塊的位置，但目前國(guó)內(nèi)伺服閥油壓機(jī)的控制系統(tǒng)主要被國(guó)外產(chǎn)品所壟斷，存在以下問題(1)專用的伺服閥控制系統(tǒng)價(jià)格昂貴，在設(shè)備的成本中所占比例過大，企業(yè)為了節(jié)約成本，很多場(chǎng)合下不采用伺服閥控制系統(tǒng)，導(dǎo)致企業(yè)的產(chǎn)品精度不高，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；(2)國(guó)外的專用控制系統(tǒng)安裝條件復(fù)雜，安裝不當(dāng)達(dá)不到理想控制效果，而且使得控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)連線也較復(fù)雜；(3)増加了設(shè)備的維護(hù)與維修成本。另外現(xiàn)有的伺服閥控制滑塊位置的方式主要是由位置傳感器測(cè)量滑塊的當(dāng)前實(shí)際位置，將測(cè)得的位置信號(hào)反饋給數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)反饋的位置信號(hào)調(diào)節(jié)滑塊的位移量，而油壓機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中不可避免的需要克服摩擦、油溫甚至機(jī)械上的傳導(dǎo)誤差， 使得其滑塊在停機(jī)過程中或上或下，不具有穩(wěn)定的重復(fù)精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是現(xiàn)有的伺服閥油壓機(jī)控制系統(tǒng)主要為國(guó)外進(jìn)ロ設(shè)備，成本高昂，維護(hù)成本高，使得油壓機(jī)的控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜，效果不理想。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種控制油壓機(jī)滑塊下死點(diǎn)的方法，油壓機(jī)包括運(yùn)動(dòng)控制部件和位移測(cè)量部件，所述運(yùn)動(dòng)控制部件控制油壓機(jī)滑塊做上下直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)；所述位移測(cè)量部件測(cè)量滑塊運(yùn)動(dòng)距離，應(yīng)用于伺服閥控制模式的油壓機(jī)系統(tǒng)，位移測(cè)量部件測(cè)量的實(shí)際滑塊位置與滑塊目標(biāo)位置之差構(gòu)成伺服閥實(shí)際開度的差值信號(hào)，并以此差值信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)伺服閥的命令信號(hào)，對(duì)伺服閥油壓機(jī)滑塊位置進(jìn)行PID控制，所述控制油壓機(jī)滑塊下死點(diǎn)的方法包括以下步驟1)設(shè)定下死點(diǎn)穩(wěn)態(tài)位置基準(zhǔn)偏差值ε、積分誤差上限ω，誤差上限増益k，其中下死點(diǎn)穩(wěn)態(tài)位置基準(zhǔn)偏差值ε等于下死點(diǎn)設(shè)定位置與實(shí)際位置之差，用于PID控制中調(diào)節(jié)積分輸出的打開時(shí)間以及作為誤差上限ω動(dòng)態(tài)調(diào)整的時(shí)間節(jié)點(diǎn)；當(dāng)下死點(diǎn)設(shè)定位置與實(shí)際位置之差由ε趨于零吋，積分誤差上限由初始值ω變化為k* ，從而動(dòng)態(tài)改變積分誤差上限，控制積分輸出最大值；CN 102529148 A2)設(shè)定滑塊運(yùn)行軌跡，包括設(shè)定快下、エ進(jìn)、卸荷、回程的距離與最大速度以及保壓時(shí)間；3)滑塊按照設(shè)定運(yùn)動(dòng)軌跡動(dòng)作，當(dāng)距離下死點(diǎn)位置ε個(gè)脈沖吋，滑塊位置進(jìn)入穩(wěn)態(tài)位置區(qū)間，PID控制系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)模式，打開積分輸出，系統(tǒng)輸出隨著積分誤差改變，當(dāng)系統(tǒng)積分誤差達(dá)到此時(shí)的積分誤差上限k* ，系統(tǒng)輸出保持恒定；當(dāng)滑塊到達(dá)下死點(diǎn)后，進(jìn)入保壓階段。設(shè)置積分誤差上限増益k用于增大或減小誤差上限以控制積分輸出，使得系統(tǒng)輸出無超調(diào)與震蕩，k值大小通過對(duì)具體油壓機(jī)的調(diào)試確定，k值越大使得滑塊逼近下死點(diǎn)的速度越快，如果滑塊運(yùn)行至下死點(diǎn)后發(fā)生超調(diào)或者震蕩則減小k值。步驟1)中還設(shè)定補(bǔ)償間隔時(shí)間t和滑塊位置變化量下限S，補(bǔ)償間隔時(shí)間t和滑塊位置變化量下限s用于配合系統(tǒng)輸出補(bǔ)償，如果滑塊在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后在間隔時(shí)間t之內(nèi)的位置變化量小于s，系統(tǒng)自動(dòng)打開補(bǔ)償模式，増加最大輸出量，加快滑塊對(duì)下死點(diǎn)的逼近速/又。補(bǔ)償間隔時(shí)間t和滑塊位置變化量下限s的設(shè)定值以客戶接受的滑塊最低運(yùn)行速度為標(biāo)準(zhǔn)，若客戶接受的滑塊最低運(yùn)行速度為每秒鐘η個(gè)脈沖，則滑塊位置變化量下限s為 mn pls，補(bǔ)償間隔時(shí)間t為mX 1000ms，m和η為正整數(shù)。本發(fā)明在滑塊由エ進(jìn)轉(zhuǎn)保壓的過程中，增加動(dòng)態(tài)改變積分誤差上限，控制滑塊的運(yùn)行速度與停止位置，保證其下死點(diǎn)重復(fù)精度在士0. 02mm之內(nèi)。不僅能準(zhǔn)確地控制油壓機(jī)的滑塊下死點(diǎn)位置，而且降低了設(shè)備成本。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中，油壓機(jī)滑塊位置控制在實(shí)際使用過程中的諸多問題，采用本發(fā)明的油壓機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，不需外接其他輔助設(shè)備，大大筒化了伺服閥油壓機(jī)系統(tǒng)的硬件配置，相比國(guó)外同類產(chǎn)品大大降低了設(shè)備成本，操作簡(jiǎn)單、方便、易于維護(hù)，且滑塊下死點(diǎn)位置控制精度達(dá)到士0. 02mm。


圖1為本發(fā)明控制的伺服閥油壓機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。圖2為本發(fā)明對(duì)應(yīng)的PID控制流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的應(yīng)用對(duì)象是伺服閥控制油壓機(jī)，該類型油壓機(jī)主要包括運(yùn)動(dòng)控制器、信號(hào)放大器與液壓系統(tǒng)，現(xiàn)有的伺服閥滑塊位置控制模式主要是由位置傳感器測(cè)量滑塊的當(dāng)前實(shí)際位置，位置信號(hào)以數(shù)字或者模擬量的方式反饋給數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)反饋的位置量來調(diào)節(jié)滑塊的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)增大或減小滑塊當(dāng)前位置，而油壓機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中不可避免的需要克服摩擦、油溫甚至機(jī)械上的傳導(dǎo)誤差，這些都使得其滑塊在停機(jī)過程中或上或下，不具有穩(wěn)定的重復(fù)精度。為能進(jìn)一歩了解本發(fā)明的特征、技術(shù)手段以及所達(dá)到的具體目的、功能，下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)描述。如圖1，本發(fā)明所述的油壓機(jī)包括運(yùn)動(dòng)控制器1、信號(hào)放大器2及液壓系統(tǒng)3。運(yùn)動(dòng)控制器1負(fù)責(zé)進(jìn)行控制算法的計(jì)算與控制指令的發(fā)出，對(duì)滑塊的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行控制；信號(hào)放大器2將接受到的電信號(hào)放大至液壓系統(tǒng)允許接受的范圍；液壓系統(tǒng)3則負(fù)責(zé)將接受到3/5頁(yè)
的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為滑塊的實(shí)際運(yùn)行。本發(fā)明首先對(duì)傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)PID控制算法進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)PID控制為 通過油壓機(jī)的位移測(cè)量部件測(cè)量滑塊運(yùn)動(dòng)距離，位移測(cè)量部件測(cè)量的實(shí)際滑塊位置與滑塊目標(biāo)位置之差構(gòu)成伺服閥實(shí)際開度的差值信號(hào)，并以此差值信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)伺服閥的命令信號(hào)，對(duì)伺服閥油壓機(jī)滑塊位置進(jìn)行PID控制。本發(fā)明的控制算法，只有在滑塊位置進(jìn)入穩(wěn)態(tài)位置區(qū)間后，控制系統(tǒng)才將積分輸出用加入，避免系統(tǒng)進(jìn)入大的超調(diào)以及長(zhǎng)時(shí)間震蕩。而且為了防止積分飽和輸出對(duì)控制質(zhì)量的破壞，通過對(duì)積分誤差上限進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，達(dá)到對(duì)輸出控制量進(jìn)行限幅的目的，當(dāng)控制輸出量達(dá)到最大值后不再使控制輸出量増加，以限幅值為最終輸出。本發(fā)明可以很好的克服不同的外界干擾，首先快速的進(jìn)入穩(wěn)態(tài)基準(zhǔn)位置，由于基準(zhǔn)位置與最終下死點(diǎn)位置仍保持一定的距離，即使滑塊運(yùn)行有一定的波動(dòng)仍可以通過 PID動(dòng)態(tài)的加以調(diào)節(jié)；進(jìn)入穩(wěn)態(tài)基準(zhǔn)位置后，如果滑塊運(yùn)行速度過慢，系統(tǒng)自動(dòng)打開補(bǔ)償模式，增大輸出。如圖2所示，本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)步驟如下1)首先設(shè)定下死點(diǎn)穩(wěn)態(tài)位置基準(zhǔn)偏差值ε、積分誤差上限ω，誤差上限増益k，設(shè)定補(bǔ)償間隔時(shí)間t和滑塊位置變化量下限s，如果滑塊在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后在間隔時(shí)間t之內(nèi)的位置變化量小于s，系統(tǒng)自動(dòng)打開補(bǔ)償模式，自動(dòng)增加最大輸出量，加快滑塊對(duì)下死點(diǎn)的逼近速度。下死點(diǎn)穩(wěn)態(tài)位置基準(zhǔn)偏差值ε等于下死點(diǎn)設(shè)定位置與實(shí)際位置之差，用于PID控制中調(diào)節(jié)積分輸出的打開時(shí)間以及作為誤差上限ω動(dòng)態(tài)調(diào)整的時(shí)間節(jié)點(diǎn)；當(dāng)下死點(diǎn)設(shè)定位置與實(shí)際位置之差由ε趨于零吋，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，由于滑塊在逼近下死點(diǎn)的過程中速度是趨于緩慢的，因此設(shè)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(tǒng)輸出無超調(diào)與震蕩，具體k 值大小以實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試為基準(zhǔn)，如果現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)滑塊逼近下死點(diǎn)的速度過慢可以增大 k值，如果滑塊運(yùn)行至下死點(diǎn)后發(fā)生超調(diào)或者震蕩可以減小k值；補(bǔ)償間隔時(shí)間t和滑塊位置變化量下限s用于配合滑塊運(yùn)動(dòng)速度輸出補(bǔ)償，如果滑塊在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后在間隔時(shí)間t之內(nèi)的位置變化量小于S，系統(tǒng)自動(dòng)打開補(bǔ)償模式，自動(dòng)增加最大輸出量，加快滑塊對(duì)下死點(diǎn)的逼近速度，其中補(bǔ)償間隔時(shí)間t和滑塊位置變化量下限s的設(shè)定值以客戶可以接受為標(biāo)準(zhǔn)，若客戶接受的滑塊最低運(yùn)行速度為每秒鐘η個(gè)脈沖， 則滑塊位置變化量下限s為mn pis，補(bǔ)償間隔時(shí)間t為mX IOOOms，m和η為正整數(shù)。例如客戶可以接受的滑塊最低運(yùn)行速度為每秒鐘5個(gè)脈沖，那么即可設(shè)置t為1000ms，s為5pls。2)設(shè)定滑塊運(yùn)行軌跡，包括設(shè)定快下、エ進(jìn)、卸荷、回程的距離與最大速度以及保壓時(shí)間；3)滑塊按照設(shè)定運(yùn)動(dòng)軌跡動(dòng)作，當(dāng)距離保壓位置ε個(gè)脈沖吋，滑塊位置進(jìn)入穩(wěn)態(tài)位置區(qū)間，PID控制系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)模式，關(guān)閉比例輸出，打開積分輸出，系統(tǒng)輸出隨著積分誤差改變，當(dāng)系統(tǒng)積分誤差達(dá)到此時(shí)的積分誤差上限k* ω，系統(tǒng)輸出保持恒定；當(dāng)滑塊到達(dá)下死點(diǎn)后，進(jìn)入保壓階段。下面進(jìn)ー步地舉例說明本發(fā)明的
具體實(shí)施例方式1)首先設(shè)定下死點(diǎn)穩(wěn)態(tài)位置基準(zhǔn)偏差60pls，設(shè)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(shè)定補(bǔ)償間隔時(shí)間300ms，設(shè)定滑塊位置變化
5量下限為2pls，該值配合滑塊運(yùn)動(dòng)速度輸出補(bǔ)償；2)設(shè)定滑塊運(yùn)行軌跡，包括設(shè)定快下、エ進(jìn)、卸荷、回程的距離與最大速度以及保壓時(shí)間等；具體如表1和表2:表 權(quán)利要求
1.一種控制油壓機(jī)滑塊下死點(diǎn)的方法，油壓機(jī)包括運(yùn)動(dòng)控制部件和位移測(cè)量部件，所述運(yùn)動(dòng)控制部件控制油壓機(jī)滑塊做上下直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)；所述位移測(cè)量部件測(cè)量滑塊運(yùn)動(dòng)距離，其特征是應(yīng)用于伺服閥控制模式的油壓機(jī)系統(tǒng)，位移測(cè)量部件測(cè)量的實(shí)際滑塊位置與滑塊目標(biāo)位置之差構(gòu)成伺服閥實(shí)際開度的差值信號(hào)，并以此差值信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)伺服閥的命令信號(hào)，對(duì)伺服閥油壓機(jī)滑塊位置進(jìn)行PID控制，所述控制油壓機(jī)滑塊下死點(diǎn)的方法包括以下步驟1)設(shè)定下死點(diǎn)穩(wěn)態(tài)位置基準(zhǔn)偏差值ε、積分誤差上限ω，誤差上限増益k，其中下死點(diǎn)穩(wěn)態(tài)位置基準(zhǔn)偏差值ε等于下死點(diǎn)設(shè)定位置與實(shí)際位置之差，用于PID控制中調(diào)節(jié)積分輸出的打開時(shí)間以及作為誤差上限ω動(dòng)態(tài)調(diào)整的時(shí)間節(jié)點(diǎn)；當(dāng)下死點(diǎn)設(shè)定位置與實(shí)際位置之差由ε趨于零吋，積分誤差上限由初始值ω變化為k* ，從而動(dòng)態(tài)改變積分誤差上限， 控制積分輸出最大值；2)設(shè)定滑塊運(yùn)行軌跡，包括設(shè)定快下、エ進(jìn)、卸荷、回程的距離與最大速度以及保壓時(shí)間；3)滑塊按照設(shè)定運(yùn)動(dòng)軌跡動(dòng)作，當(dāng)距離下死點(diǎn)位置ε個(gè)脈沖吋，滑塊位置進(jìn)入穩(wěn)態(tài)位置區(qū)間，PID控制系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)模式，打開積分輸出，系統(tǒng)輸出隨著積分誤差改變，當(dāng)系統(tǒng)積分誤差達(dá)到此時(shí)的積分誤差上限k* ω，系統(tǒng)輸出保持恒定；當(dāng)滑塊到達(dá)下死點(diǎn)后，進(jìn)入保壓階段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種控制油壓機(jī)滑塊下死點(diǎn)的方法，其特征是設(shè)置積分誤差上限増益k用于增大或減小誤差上限以控制積分輸出，使得系統(tǒng)輸出無超調(diào)與震蕩，k值大小通過對(duì)具體油壓機(jī)的調(diào)試確定，k值越大使得滑塊逼近下死點(diǎn)的速度越快，如果滑塊運(yùn)行至下死點(diǎn)后發(fā)生超調(diào)或者震蕩則減小k值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的ー種控制油壓機(jī)滑塊下死點(diǎn)的方法，其特征是步驟1)中還設(shè)定補(bǔ)償間隔時(shí)間t和滑塊位置變化量下限s，補(bǔ)償間隔時(shí)間t和滑塊位置變化量下限s 用于配合系統(tǒng)輸出補(bǔ)償，如果滑塊在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后在間隔時(shí)間t之內(nèi)的位置變化量小于S，系統(tǒng)自動(dòng)打開補(bǔ)償模式，増加最大輸出量，加快滑塊對(duì)下死點(diǎn)的逼近速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種控制油壓機(jī)滑塊下死點(diǎn)的方法，其特征是補(bǔ)償間隔時(shí)間 t和滑塊位置變化量下限s的設(shè)定值以客戶接受的滑塊最低運(yùn)行速度為標(biāo)準(zhǔn)，若客戶接受的滑塊最低運(yùn)行速度為每秒鐘η個(gè)脈沖，則滑塊位置變化量下限s為mn ρ 1 s，補(bǔ)償間隔時(shí)間 t為mX 1000ms, m和η為正整數(shù)。
全文摘要
一種控制油壓機(jī)滑塊下死點(diǎn)的方法，應(yīng)用于伺服閥控制模式的油壓機(jī)系統(tǒng)，伺服閥油壓機(jī)滑塊位置進(jìn)行PID控制，在滑塊由工進(jìn)轉(zhuǎn)保壓的過程中，增加動(dòng)態(tài)改變積分誤差上限，控制滑塊的運(yùn)行速度與停止位置，保證其下死點(diǎn)重復(fù)精度在±0.02mm之內(nèi)。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中，油壓機(jī)滑塊位置控制在實(shí)際使用過程中的諸多問題，采用本發(fā)明的油壓機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，不需外接其他輔助設(shè)備，大大簡(jiǎn)化了伺服閥油壓機(jī)系統(tǒng)的硬件配置，相比國(guó)外同類產(chǎn)品大大降低了設(shè)備成本，操作簡(jiǎn)單、方便、易于維護(hù)，且滑塊下死點(diǎn)位置控制精度達(dá)到±0.02mm。
文檔編號(hào)B30B15/18GK102529148SQ20111044853
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者張圣, 徐林飛, 鄭飛, 韓邦海 申請(qǐng)人:南京埃爾法電液技術(shù)有限公司, 南京埃斯頓自動(dòng)化股份有限公司