[发明专利]一种直线铸型机定位方法

权利要求书

1.一种直线铸型机定位方法，其特征在于，需要配合使用直线铸型机，该直线铸型机包括模具承载小车(2)、模具(4)、链条、主动轮(3)和从动轮(1)，链条套设在主动轮(3)和从动轮(1)上，模具承载小车(2)设置在链条上，模具(4)放置在模具承载小车(2)内，伺服电机通过主动轴带动主动轮(3)转动，所述主动轴上安装有编码器；

该方法包括如下步骤：

步骤1、确定直线铸型机的初始位置，通过主动轴上安装的编码器确定主动轮转动角度；

步骤2、伺服电机转动，经过减速器减速后，将运动传递到主动轮上，从而带动链条与模具承载小车运动；

步骤3、在模具承载小车运动过程中，采用闭环控制，实时采集编码器的脉冲数，通过对直线铸型机电流环反馈、速度环反馈、位置环反馈的运算，对直线铸型机的速度信息与位移信息进行实时计算；

步骤4、通过误差补偿定位方式实现直线铸型机精确定位。

2.根据权利要求1所述的一种直线铸型机定位方法，其特征在于，步骤3的具体步骤如下：

步骤3.1、电流环反馈的通道在变频器内部执行，变频器包括循环电连接的电流控制器、PWM信号发生器、PWM功率放大器、信号采集器、信号滤波/放大器和A/D转换器；

步骤3.2、速度环反馈通道主要是通过编码器反馈当前脉冲值计算得出，通过周期性采集编码器的位置离散值，然后通过最小二乘法求取此刻的速度信息，反馈给速度控制器，通过速度环给定的伺服电机运转频率来控制伺服电机的运转；

步骤3.3、位置环反馈通道通过读取编码器的数值，对采集的值进行平滑滤波处理，然后根据主动轮的半径及周长计算出此刻的绝对位置，最后将位置值反馈给位置控制器。

3.根据权利要求2所述的一种直线铸型机定位方法，其特征在于，在步骤就3.3中，位置控制器的主要作用为进行速度输出，并对提前停止位置进行计算；位置控制器的速度输出设为三段，分别为O₁、O₂和O₃，通过设置不同的速度值，对直线铸型机进行分段控制；O₁设定速度较大，目的是快速的移动直线机，减少移动时间，提高效率；O₂的速度较O₁偏低，目的是防止铸型机惯性过大，导致刹车距离过长，进行提前减速；O₃速度为最低速度，此段的目的是为了实现准确停车；位置控制器的加速度控制也分为三段，分别为前期从0mm/s达到设定的O₁mm/s的加速度a₁，然后从O₁mm/s到O₂mm/s的减速度a₂，最后从O₂mm/s到O₃mm/s的减速度a₃，O₁、O₂、O₃和a₁、a₂、a₃通过Y₁和Y₂状态量进行切换。

4.根据权利要求3所述的一种直线铸型机定位方法，其特征在于，提前停车距离用于计算直线铸型机提前停止位置，防止直线铸型机超调量过大，进行提前停止，假定直线铸型机停止时负载不变，提前停车距离通过以下公式计算：

式中：O₃为最后时段的运行速度；a为设备停车时的加速度；x为提前停车距离；

首先位置控制器实时采集直线铸型机运行位置信息，在加速时间段进行速度给定输出(V_out＝a₁×t)，等到加速到O₁后，按照O₁的速度进行输出，等到达位置Y₁时，按照a₂的加速度进行减速输出，直至达到O₂速度，到达Y₂后再次按照a₃的加速度进行减速输出直至达到V₃速度，当采集的“直线铸型机运动位置+提前停止距离”“设定停车位置值Z₀”时，进行停止控制，直线铸型机进行恒减速运动直至停止转动。

5.根据权利要求3所述的一种直线铸型机定位方法，其特征在于，在步骤3.2中，速度控制器选用PID控制器中的PI控制器进行闭环控制，PI速度控制器的输出表达式为：

式中，SP_INT为设定值，PV_IN为过程变量输入，GAIN为比例增益输入，T_I为积分器的响应时间，LMN为控制器输出值；

PI速度控制器LMN输出值为实型，还需要对其转换成工程量，然后才能输出给变频器，转换公式为：

式中，HI_LIM为输出上限值；LO_LIM为输出下限值；A₁、A₂数值由输出极性决定，由于模拟量输出为单极性。