快锻系统压力位移复合控制节能研究

针对锻造液压机普通电液比例阀控系统快锻工作过程中,系统定压输出、回程缸背压腔压力过大,系统传动效率低的问题,提出了一种基于压力位移复合的控制策略,在保证控制精度的前提下,同时进行了回程缸背压腔压力控制和泵口压力负载敏感控制。通过建立液压机压力位移复合控制的整体数学模型,对其节能机理进行了研究,并分析了影响其节能效果的两个重要因素--回程缸背压腔压力pb和泵口与工作腔压力差值Δp。实验结果表明,基于压力位移复合控制的液压机快锻系统加载时系统位置误差达到1.5mm,与传统的电液比例阀控系统相比,装机功率降低至传统电液比例阀控系统装机功率的52.3%,功耗也降低为普通比例阀控系统的49.2%。     

考虑关键非线性特征的集成式电子液压制动系统主缸液压力精确控制

针对具有"电动机+减速机构"形式的解耦式电子液压制动系统（Electro-hydraulic brake system,EHB）展开研究。针对主缸液压力控制过程中出现的爬行、死区和振荡等问题,设计一种考虑关键非线性特征（摩擦、PV特性）的主缸液压力精确控制算法。基于LuGre模型对摩擦非线性进行补偿,设计了压力自适应控制器。针对压力闭环控制在系统死区工作点处出现的问题,采用基于死区补偿的非线性控制方法。结合以上两种方法的优点,设计基于LuGre摩擦模型前馈补偿和死区补偿的联合控制方法,能够在考虑系统关键非线性特征的基础上,精确控制主缸液压力。通过联合仿真（AMESim&Simulink）和硬件在环测试对比验证各闭环控制系统的时频域响应特性,联合控制方法提高了系统的压力动态跟踪精度和响应速度。     

用于加工中心的柔性工件夹紧系统

在开发研制切削加工中心上的工件夹紧系统时的实质性课题是液压机组与控制夹紧缸的传感器的集成。通过接入液压压力转换器可以使电驱动功率降低,高的夹紧压力只有在夹紧缸中生成。     

汽车EHB系统轮缸压力的BangBang-模糊PI控制

为了提高对EHB系统轮缸目标压力跟踪的快速性和准确性,提出了基于BangBang-模糊PI组合控制的轮缸压力跟踪方法。分析了EHB系统工作原理,建立了EHB系统数学模型;融合了BangBang控制快速跟踪和模糊PI控制精确跟踪的优势,以轮缸压力跟踪误差为阈值,提出了BangBang-模糊PI组合控制方法;跟踪前期由于误差较大,使用BangBang控制使轮缸压力迅速逼近目标值,跟踪后期由于误差较小,使用模糊PI控制实现轮缸压力精确跟踪。经仿真验证可以看出,在增压和减压过程中,组合控制方法能够快速跟踪目标压力,比模糊PI控制在耗时上减少了一倍;在保压过程中,组合控制可以实现对压力完全跟踪,克服了BangBang控制的振动缺陷。     

功率回收型液压蓄能修井机动力匹配与计算

针对液压蓄能修井机,在系统设计方面,通过理论推导确定适用于蓄能器修井机的蓄能器容积、蓄能器蓄能跟随压力、系统发热功率等系统主要参数计算公式。在节能控制方面,按提升与下放两种主要工况,分别给出适于普通缸智能控制的功率匹配方案。随后以具体的XJ70Y修井机液压系统设计为例,根据公式逐一确定普缸的缸径及杆径、储能蓄能器容积、系统散热功率、系统流量、主泵排量等系统参数。进一步,通过实例计算与工况分析,以图表方式给出了一种可行的自动升降功率匹配方案,可供当前有蓄能器参与的升降机构节能系统设计参考。     

负流量恒功率变量泵建模及系统特性分性

应用大型液压系统仿真软件AMESim10.0建立了负流量恒功率控制变量泵模型。通过设置不同的变量活塞缸反馈力,得出其对于系统溢流量及工作流量响应时间的影响;通过设置不同的恒功率点及压力切断点,得出系统可变调节能力大小;通过设置系统不同的负流量信号,比较得出变量泵在不同功率曲线下运行的能力。研究结果表明,变量泵系统符合样本泵特性;变量活塞缸反馈力增益越大,系统溢流量越大,响应时间越短;通过负流量控制,能够使恒功率泵多种工作功率曲线得以实现。     

直驱泵控三腔液压缸挖掘机动臂节能研究

针对液压挖掘机动臂系统举升时峰值功率大、下降时重力势能转换为热能浪费等情况，提出直驱泵控三腔液压缸动臂节能系统。该系统采用柱塞缸与活塞缸结合形成的三腔液压缸，通过伺服电机驱动定量泵控制A,B腔，C腔与蓄能器相接进行存储释放势能，并对蓄能器不同初始压力下对系统能耗进行分析。同时增设逆变器、电容等对马达工况回馈的能量进行电气式能量回收。MATLAB/Simulink建立直驱泵控三腔液压缸节能系统模型。在仅动臂升降工况下进行仿真，结果表明，相比直驱泵控差动缸，提出的节能系统可降低峰值功率36.64%和节能40.24%,实现高效的势能回收，取得良好的节能效果，同时系统运行速度最大误差减小了23%,进一步提高了系统运行平稳性。     

伺服电机驱动定量泵液压源系统的恒功率特性

在定量泵液压系统中,将变频技术与恒功率控制相结合,利用永磁同步伺服电动机、交流伺服驱动器和齿轮泵构成一种除恒功率变量泵之外的新型的恒功率液压源系统,根据负载压力的变化,通过变频调速调节电机转速,以达到调整系统输出流量的目的,最终完成恒功率控制。该液压源系统具有结构简单、成本较低等特点,并将电信号传输速度快和恒功率控制的节能等优点集于一体。实验结果表明液压源系统具有较好的恒功率特性。     

变速异步电动机比例恒压泵电液动力源特性研究

电液动力源是为液压系统提供动力的单元,其能量效率决定整个系统的能效。针对现有变排量电液比例压力流量复合控制动力源,非工作周期电动机仍以额定转速运转,产生较大能耗;变转速异步电动机驱动定量泵动力源,难以直接控制压力的问题,提出采用变转速交流异步电动机驱动比例恒压泵构造新的电液压力流量复合控制动力源,通过改变斜盘摆角实现无节流损失压力连续控制,改变泵转速实现泵输出流量连续控制。进一步针对异步电动机变转速驱动动态响应慢的问题,提出在主回路增设液压蓄能器,并将其高压油液分别引入液压泵吸油口和出油口,辅助驱动液压泵加速起动和制动的解决方案。研究中,构建了基于上述原理的电液动力源试验测试系统,对其压力控制特性、流量控制特性、压力流量复合控制特性及功率控制特性进行研究,结果表明,随负载压力变化流量控制精度误差不超0.5%,采用蓄能器辅助驱动、辅助制动可使变频电动机起、停时间分别由1 s和1.2 s减小到0.2 s和0.5 s;在保压工况、非工作周期压力卸荷工况、恒压工况,通过降低电动机转速,较恒定电动机转速驱动,降低能耗20%以上。     

受限功率跟踪转差频率控制系统研究

针对传统光伏电池供电功率小且不稳定,无法常规驱动异步电动机拖动飞轮高速运转的问题,采用转差频率控制对电机的控制进行了研究。同时在电源功率发生变化的情况下,通过功率跟踪来控制转矩。该模型可以检测到电磁转矩、转速、平均电磁功率和电机的转子电流。在MATLAB/Simulink环境下建立了仿真模型并且进行了仿真分析。研究结果表明,三相异步电动机的转差频率控制系统能够实现电机物理量的解耦,使得异步电动机调速系统的性能大大提高。     

变量泵、比例阀和蓄能器复合控制差动缸回路原理及应用

提出用单台变速泵或伺服泵,结合蓄能器和旁通比例节流阀复合控制差动缸,改善注塑机能量效率的回路原理。液压泵仅在液压缸进给过程工作,蓄能器存储液压缸运动和制动过程的能量并用作液压缸回程的动力。比例节流阀控制液压缸回程的运动速度,通过新提出的流量校正原理,消除蓄能器内压力变化和负载对阀流量的影响,使液压缸的速度能够实时跟踪预定的轨迹。同正反向都采用泵驱动的原理相比,可消除回程中电动机制动产生的能耗。研究表明,新的回路原理可满足注塑机控制性能的要求。     

叶片泵在注塑机市场的配套趋势

面对新一代低能耗、高洁净注塑机面世给叶片泵配套带来冲击，该文介绍了轴向变量柱塞泵在低能耗塑机、内啮合齿轮泵在低噪声塑机的应用和无液压泵的全电动塑机，以及叶片泵在全液压塑机的应用现状。对高压叶片泵技术的未来与在注塑机市场的配套趋势作了预测。     

IMPROVE THE KINETIC PERFORMANCE OF THE PUMP CONTROLLED CLAMPING UNIT IN PLASTIC INJECTION MOLDING MACHINE WITH ADAPTIVE CONTROL STRATEGY

The kinetic characteristics of the clamping unit of plastic injection molding machine that is controlled by close loop with newly developed double speed variable pump unit are investigated. Considering the wide variation of the cylinder equivalent mass caused by the transmission ratio of clamping unit and the severe instantaneous impact force acted on the cylinder during the mold closing and opening process, an adaptive control principle of parameter and structure is proposed to improve its kinetic performance. The adaptive correlation between the acceleration feedback gain and the variable mass is derived. The pressure differential feedback is introduced to improve the dynamic performance in the case of small inertia and heavy impact load. The adaptation of sum pressure to load is used to reduce the energy loss of the system. The research results are verified by the simulation and experiment. The investigation method and the conclusions are also suitable for the differential cylinder system controlled by the traditional servo pump unit.     

伺服电动机定量液压泵驱动的注塑机电液控制系统分析

对采用伺服电动机、定量液压泵闭环驱动的注塑机电液控制系统进行了研究,分析了泵输出流量控制原理、泵控差动缸回路原理。针对当采用恒定总压力预压紧时,电动机存在较大制动能耗的问题,提出负载适应的总压力曲线设定方法,获得了较好的效果。     

现代注塑机控制技术的现状与展望

注塑机是现代产品制造业中主要加工设备之一，是成型塑料制品的专用设备。近年来注塑机控制技术的飞跃发展为实现塑料制品的先进生产奠定了重要基础。这里较详细地概述了现代注塑机的控制理论、控制系统组成以及控制技术水平的现状，并对注塑机控制技术的发展作了展望。     

The concurrent implementation of high velocity control performance and high energy efficiency for hydraulic injection moulding machines

A high servo control response and a high energy efficiency, which are difficult to achieve simultaneously, are requested in hydraulic servo systems of current hydraulic injection moulding machines. This investigation develops new solutions to concurrently implement energy-saving control and velocity control for simultaneously realising high velocity control response and high energy efficiency for injection moulding machines. Two different hydraulic pump systems, including a variable displacement pump and a variable rotational speed pump, are developed and in each one of them two different energy-saving control concepts, such as load-sensing control and constant supply pressure control, are implemented. Thus, for verifying the feasibility of the integrated control systems and comparing the energy-saving effects, velocity control of the hydraulic cylinder can be integrated with four different energy-saving control systems (ESCSs) and also the conventional hydraulic system without energy-saving control. A fuzzy sliding mode control that can simplify the complex fuzzy rule bases is used for solving the complex two-input two-output systems. The experimental results show the excellent performance of the integrated concurrent control systems.     

注塑机液压系统节能技术应用研究

在分析注塑机节能特性的基础上,阐述了注塑机液压系统的能耗分析,并提出液压系统的节能措施。     

<Emphasis Type="Bold">Application of Neural Networks in Injection Moulding Process Control</Emphasis>

In order to produce precise injection moulding products, a closed-loop controller is employed instead of the open-loop control of a traditional injection moulding machine for monitoring the filling and post-filling phases of the injection processes. Since the injection moulding system has complicated and variable dynamics, the classical control theory is difficult to implement for the precise injection moulding processes. Here, two intelligent neural network control strategies are employed to adjust the injection speed of the filling phase and control the nozzle pressure of the post-filling phase. Since the neural controller has learning ability to track the variation of the injection processes, this control strategy has the advantages of adaptivity and robustness for general purpose application to an injection moulding machine. The experimental results show that this controller has good performance in the actual injection moulding processes.     

Self-optimizing MPC of melt temperature in injection moulding

The parameters in plastic injection moulding are highly nonlinear and interacting. Good control of plastic melt temperature for injection moulding is very important in reducing operator setup time, assuring consistent product quality, and preventing thermal degradation of the melt. Step response testing was performed on the barrel heating zones on an industrial injection moulding machine (IMM). The open loop responses indicated a high degree of process coupling between the heating zones. From these experimental step responses, a multiple-input-multiple-output model predictive control strategy was developed and practically implemented. The requirement of negligible overshoot is important to the plastics industry for preventing material overheating and wastage, and reducing machine operator setup time. A generic learning and self-optimizing MPC methodology was developed and implemented on the IMM to control melt temperature for any polymer to be moulded on any machine having different electrical heater capacities. The control performance was tested for varying setpoint trajectories typical of normal machine operations. The results showed that the predictive controller provided good control of melt temperature for all zones with negligible oscillations, and, therefore, eliminated material degradation and extended machine setup time.     

电控双泵液压源在注塑机上的节能研究

针对传统注塑机溢流损失严重、电力消耗大等问题,提出了一种通过控制异步伺服电机转矩和转速,以实现对注塑机输出压力和流量进行控制的方案。在该电机控制的液压动力源中,采用了串联双齿轮泵的方案,以满足大型注塑机瞬时大流量输出的要求。通过压力与流量反馈形成闭环控制,提高了输出压力与流量的控制精度,并大大提升了注塑机液压系统的节能效果。设计了利用电控双泵液压系统对传统注塑机液压系统改造的方案,并通过实验验证了异步电机伺服泵控系统在注塑机上的节能效果。