[发明专利]用于液压机活动梁与调平系统柔性对接的控制系统与方法

权利要求书

1.一种用于液压机活动梁与调平系统柔性对接的控制系统的控制方法，其特征在于，包括控制器、调平缸控制阀、调平缸、压力传感器、位移传感器、主缸控制阀、主缸、活动梁，主缸控制阀包括主缸上腔控制阀与主缸下腔控制阀；

所述压力传感器用于检测调平缸的压力信号，并传输给控制器；

所述位移传感器用于检测主缸、调平缸的位移信号，并传输给控制器；

所述活动梁上设有所述主缸；

所述控制器包括阀口前馈模块、位移差计算模块、位移闭环控制模块、位移偏差补偿模块以及检测与判断模块；控制器根据调平缸的压力信号与位移信号、主缸的位移信号，输出电压信号给主缸控制阀、调平控制阀，以分别控制主缸、调平缸，进而控制活动梁与调平缸的柔性对接；

首先，对调平缸控制阀输入等差恒值的指令信号控制调平缸下落，并采集调平缸位移、调平缸无杆腔压力和对应的指令信号；其次，采用神经网络算法对采集的数据进行模型辨识，得到调平缸控制阀阀口流量模型，根据阀口流量模型计算与活动梁速度相匹配的调平缸速度阀口前馈值；接着，实时采集活动梁及四个调平缸的位置信息，依据活动梁与调平缸的位移差，实时算得各调平缸控制阀阀口开度，同时位移偏差补偿模块对各调平缸控制阀阀口进行调整补偿；保证对接时，四个调平缸速度与活动梁速度相近；并且对接后，利用滑膜控制器对四个调平缸无杆腔进行压力跟踪控制，使调平缸无杆腔压力快速平稳增多以支撑起活动梁重力；

该方法在整个对接过程的控制步骤如下：

步骤一、划分一组调平缸控制阀等间距恒定负开口指令信号，在每一个指令信号下，调平缸从最高位匀速下落，在此过程中采集调平缸无杆腔稳态压力p_i、调平缸位移s_i；

步骤二、将所采集调平缸无杆腔稳态压力p_i、调平缸位移s_i和调平缸控制阀的指令信号u_i上传到计算机，并对调平缸的位移s_i进行微分处理得到调平缸的下降速度v_i；通过公式Q_i＝A₁v_i计算得到阀口流量Q_i，并通过BP神经网络辨识得到调平缸无杆腔稳态压力p_i、调平缸控制阀的指令信号u_i和阀口流量Q_i三者函数映射关系Q_i＝f(u_i,p_i)，即是调平缸控制阀阀口流量模型；

步骤三、以活动梁在对接段的速度v_z为参考，计算各调平缸伸出杆在此速度下的调平缸无杆腔流量Q＝A₁v_z；其次，计算活动梁上腔连接p_a恒定压力时下腔的压力p_b＝p_a·A₂/A₁；最后，将调平缸无杆腔流量Q及p_b带入上述阀口流量模型反算得到与活动梁下落速度相匹配的调平缸控制阀阀口开度前馈u_fi；

步骤四、设定活动梁到达位置s_z0时四个调平缸预加速开始，同时实时采集四个调平缸在下落过程中的位置信息s_i(i＝1,2,3,4)，四缸控制阀口开度信号按照公式u_i＝u_fi-k₁(s_z0-s_i)给定，调平缸阀口开度从0开始增大，当活动梁位置s_z与调平缸位置s_i之差为0时，四缸阀口给定为u_fi；

步骤五、调平缸预加速过程中实时采集四个调平缸在下落过程中的位移s_i(i＝1,2,3,4)，并判断出四缸中的最高缸，则各缸位移目标为(上标1表示第一次工作循环)，算得的四缸同步调整量Δl_i(i＝1,2,3,4)加到调平缸控制阀阀口开度信号u_i上；

步骤六、当四缸的压力突变都超过设定值p_s时，表明活动梁与由四个调平缸组成的调平系统实现对接，随后，四个调平缸无杆腔进行压力跟踪控制，使前期目标缓慢上升，有利于调平缸无杆腔压力稳定，当调平缸无杆腔压力上升到设定值时，活动梁与调平系统柔性对接完成；

步骤七、依次记录下四个调平缸无杆腔压力上升到p_s时的时间t_i(i＝1,2,3,4)，活动梁与各调平缸撞击的位移差可计算得Δs_i＝v_z·(t_first-t_i)，t_first是最高缸的对接时间，最后将该位移差加到各调平缸的给定目标上，即上标n表示第n次工作循环，第n+1次工作循环以为各调平缸的目标给定，且每次工作循环后都对下一次工作循环的各调平缸的目标给定进行步骤七调整。