[发明专利]用于复合材料压机的力矩调平控制方法及调平装置

说明书

本发明涉及用于复合材料压机的力矩调平控制方法及调平装置，所述控制方法包括四个竖直设置在滑块四角下方的调平液压缸，通过滑模变结构控制算法控制每个调平液压缸的目标调平输出力作用于滑块上，以实现对滑块的精确水平控制；以解决在高速调平系统中存在调平效率低，调平精度不高及抗干扰能力不强等问题。同时在压机快速压制过程中，通过设计基于双曲正割函数改进趋近律的最优滑模控制算法，以获得最优的目标输出调平力作用于滑块上，使滑块尽可能快速稳定的实现水平控制，改善在调平过程中，调平系统对主缸有较大的冲击与振动，提高系统的稳定性及调平精度。

技术领域

本发明涉及一种被动式力矩调平控制方法，特别涉及用于复合材料压机的力矩调平控制方法及调平装置。

背景技术

复合材料压机是制造新型复合材料制品的重要装备之一，其优点在于自动化程度强、工艺技术简单、成型精度高、成型质量好、可实现一次成型以及可连续压制，而广泛地应用于飞机、航天、潜艇、汽车等高新技术领域。然而液压机压制成型的过程中，由于主缸与回程缸的压力分布不均、复合材料制品的形状和温度的差别，导致系统具有较强的偏载特性，如不平衡上述原因所导致的偏载，将使得滑块发生倾斜，从而影响复合材料制品的精度甚至损坏模具。

为保证制品精度以及保护模具，考虑到主缸、回程缸以及复合材料所造成的倾覆力矩对整个压机系统的影响，目前最常用的手段是设计四角调平系统以平衡倾覆力矩。其设计和改进由以下两方面构成：一方面为液压系统方面，另一方面为控制算法方面。(1)液压系统方面：通过主动式调平或者被动式调平来实现滑块的快速水平控制(参考专利200910070144.3、201010243672.7、201110183255.2)；(2)算法优化方面:采用不同的控制策略进行同步位置控制(参考专利200910190950.4、201110182802.5、201210374508.9)；或采用MIMO随动模糊控制方法与面调平方法相结合，实现多点解耦自动调平(参考专利200810055292.3)；或采用调平调速双闭环的控制算法实现高精度控制(参考专利201110278650.9)。现有专利设计有助于平衡系统的偏载特性的应用要求，但仍存在以下一些不足，主要表现为：

(1)现有的液压系统方面，主动式调平方式，虽然消耗的能量小，但是其安装较为复杂，且在高速调平的过程中，控制较难。被动式调平系统虽然安装简单，但是对滑块的运动有阻碍的作用，使得系统的调平效率不高。

(2)现有的调平控制方法，大部分控制策略是采用以四个调平液压缸的位移的平均值为虚拟轴，四个调平液压缸跟随其虚拟轴，以实现四个调平液压缸对滑块进行调平，虽然能够进行自动调平，但是无法得到准确的调平输出力，其响应速度和调平效率较难满足快速调平的要求。

(3)在算法改进上，现有的调平控制方法多通过各个调平液压缸跟踪虚拟轴的同步位置PID控制算法进行调平控制。由于系统具有多输入多输出系统、耦合系统、过驱动系统特性，导致PID控制器的控制参数调节困难，且难以保证在快速调平工况下具有高精度的要求。对于一些改进的算法，虽然在控制器设计上考虑了系统特性，能够满足系统的调平要求，但是控制算法复杂，将其算法应用于工程实践中较难。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供用于复合材料压机的力矩调平控制方法及调平装置，以解决在高速调平系统中存在调平效率低，调平精度不高及抗干扰能力不强等问题。同时在压机快速压制过程中，通过设计基于双曲正割函数改进趋近律的最优滑模控制算法，以获得最优的目标输出调平力作用于滑块上，使滑块尽可能快速稳定的实现水平控制，改善在调平过程中，调平系统对主缸有较大的冲击与振动，提高系统的稳定性及调平精度。

本发明的技术方案如下：

用于复合材料压机的力矩调平控制方法，在滑块四角下方分别竖直设置调平液压缸；包括以下依序进行的步骤：

步骤1：调平开始时，分别采集四个调平液压缸的位移值；