[发明专利]一种温等静压压力精确控制方法

说明书

技术领域

本发明属于等静压技术领域，具体涉及一种温等静压压力精确控制方法。

背景技术

高温超高压的温等静压机最高工作温度300℃，最高工作压力200MPa，其主要工作介质为导热油，在不同压力和不同温度条件下，导热油的粘度系数、体积弹性模量、介电常数等性能参数均发生变化，导致难以准确建立压力控制模型，而常规的低压压力控制算法简单，无法适用于高压、高温环境。

另一方面，通过等静压实现粉末材料的致密化，为了能使粉末材料更好的近净成形，通常在压力增加和释放过程中要求压力精确控制，尤其是高压时变化缓慢、低压时变化较快，但常规压力控制所采用的方法正好与等静压工艺过程相反，高压变化快，低压变化慢。

温等静压机国外对我国严格限制，而国内温等静压研制正处于起步阶段，且温等静压机及其近净成形工艺所需的高温超高压压力控制在国内尚无可借鉴的案例和模型，因此提出该项发明专利。

发明内容

本发明的目的在于运用精确的压力控制方法，实现对温等静压机近净成形工艺所需压力的精确控制。

本发明采取以下技术方案：

一种温等静压压力精确控制方法，通过压力控制系统完成，压力控制系统主要包括工业控制计算机、增压控制系统、卸压控制系统、高压容器以及压力传感器，所述增压控制系统包括增压控制器、增压比例阀、供油泵、增压泵、以及增压活塞缸，所述卸压控制系统包括卸压控制器、卸压比例阀、卸压阀，所述压力控制系统的压力控制过程是包括增压分段控制和卸压分段控制的分段控制步骤，所述增压分段控制至少包括第一阶段增压控制、第二阶段增压控制和第三阶段增压控制，所述卸压分段控制包括高压段卸压控制和低压段卸压控制，具体包括如下步骤：

a).增压分段控制

1）第一阶段增压控制：启动第一阶段渐增算法，逐步增大增压控制器的运行速率而非一启动就全功率增压，增强增压系统可靠性，具体的过程为：当系统接到增压启动指令后，如不满足增压条件，则报警复位，如满足增压条件，则进入第一阶段增压控制，首先将增压比例阀的控制值设为其死区的最大值11%，同时启动供油泵和增压泵，此时，增压控制器以最小速率缓慢运行，然后程序调用0.1s(秒)定时中断，以每秒钟增加0.1％的增压比例阀控制值，通过逐渐增加增压控制器的运行速率来逐渐增大增压比例阀的控制值，当增压比例阀控制值达到设定值90％时，跳出0.1S定时中断，以恒定的增压比例阀控制值进行增压，直到压力达到设定值，完成第一阶段增压控制；

2)第二阶段增压控制：启动第二阶段PID跟随控制算法，根据增压控制器流速与增压速率之间的关系，确定PID算法中的比例带、积分常数、微分常数的值，具体的过程为：当满足第二阶段增压条件，系统接到第二阶段增压启动指令后，继续启动供油泵和增压泵，然后程序调用0.1s(秒)定时中断，设定第二阶段比例参数P、积分参数I、微分参数D、死区、控制周期等参数，强化响应速度，确保压力按设定曲线跟随设定值，再计算曲线设定当前值，然后与实测值进行比较得出压差值，将压差带入压力PID算法，通过计算增压控制器运行速率来计算当前增压比例阀输出数字量，再将该数字量与输出的上限值和下限值比较，若超出上限，则上限输出，若低于下限，则下限输出，输出的数字量经D/A转换成模拟量，控制增压比例阀动作，当压力达到设定值的90%,即完成第二阶段增压；

3）第三阶段增压控制：启动第三阶段PI比例积分算法，实现压力的准确控制，确保压力不超压，具体的过程为：当满足第三阶段增压条件，系统接到第三阶段增压启动指令后，继续启动供油泵增压泵，然后程序调用0.1s(秒)定时中断，设定第三阶段比例参数P、积分参数I、死区等参数，缩短控制周期，并将微分参数设为0，以加强积分，避免压力出现超调，再计算曲线设定当前值，然后与实测值进行比较得出压差值，将压差带入压力PI算法，通过计算增压控制器运行速率来计算当前增压比例阀输输出数字量，按每秒0.1%的速度，逐步减少增压比例阀输出的上限值，直至70%，限制控制输出信号的最大值，输出的数字量经D/A转换成模拟量，控制增压比例阀动作，当压力达到设定值的100%,即完成第三阶段增压，停止供油泵和增压泵，整个增压分段控制结束；

b).卸压分段控制：