全锻造过程的锻压变形力实时建模

制造高性能复杂整体模锻件需要的大型模锻装备必须具备精确稳定运行的能力,但强非线性和时变的锻件变形力严重影响了装备的控制能力与运行精度,其实时精确建模与预测已成为装备精确运行的关键,为此,提出开式全锻造过程的锻件实时建模方法。该方法首先利用主应力法和等效变形区原理建立了各锻造阶段的子模型,在此基础上重点考虑各锻造阶段的相互耦合关系,形成全锻造过程的实时连续动态负载模型,实现全锻造过程的锻压变形力的动态连续描述,克服现有开式模锻建模方法在各锻造阶段不连续的缺点。通过仿真验证了该建模方法的有效性与正确性,为大型模锻装备的精确稳定运行控制提供了依据。

大型模锻压机驱动系统的分层控制策略

高质量的锻件成形需要大型模锻装备具备极低速稳定运行的能力,针对这一要求,提出内外层结合的控制策略:内层采用简单的比例反馈控制,降低速度的波动,起粗调与整定作用;外层采用子空间辨识与模型预测控制技术相结合的控制方法,起精确控制作用。仿真分析结果表明,新的控制方法能保证大惯量模锻装备在极低速下平稳运行,且比传统的模锻装备控制方法具有更好的效果。

大型模锻压机极低速非线性摩擦建模与验证

极低速大型等温模锻压机是强非线性机电液耦合系统,由于摩擦是不可避免的,在极低速运行条件下易出现速度不稳定、抖动、甚至爬行,致使系统的控制效果恶化。压机系统摩擦在低速下具有强非线性静态、动态交替作用的特性,且与其他非线性因素强烈耦合,导致建模与参数辨识变得异常困难。为此,设计大型模锻压机极低速空载运行实验,使非线性摩擦免受其他因素的耦合影响,从而降低摩擦建模的难度和复杂度;在此基础上,采用LuGre模型作为系统的摩擦模型结构,并提出使用粒子群优化算法(PSO)对复杂非线性摩擦参数进行辨识。实验结果表明:该方法能有效的获得实际大型模锻压机极低速下的系统模型。

大型模锻压机极低速驱动系统的仿真建模、实验验证与性能分析

高性能复杂整体模锻件的等温制造要求大惯量模锻装备必须在极低速下稳定运行,但非线性、时变的锻件变形抗力和柱塞缸所受的非线性摩擦力导致该装备难以在极低速下获得所需的锻压性能。针对这一问题,在考虑锻件的流变特性、低速下特有的静-动交替变换的摩擦特性以及工艺过程和装备运行之间关联作用的基础上,建立基于AMESim与Simulink的大惯量模锻装备低速锻造过程的联合仿真平台,通过实验验证该仿真平台的有效性与精确性,实现低速锻造过程的仿真建模。利用该平台对系统性能的影响规律进行研究,首先揭示了材料成形过程对系统低速性能的影响规律:比较流变特性参数对系统驱动能力的影响程度。研究结果表明:材料参数对系统的驱动力影响由大至小依次是物理化学性质常数y、强度系数c、材料硬化指数n与应变速率敏感性指数m;其次,研究了摩擦力对低速爬行的影响规律。导致低速爬行的2个条件是实际速度接近摩擦的临界速度以及最大静摩擦力与库仑摩擦力的差值太大。这些规律可为大惯量装备的极低速稳定运行提供基础与保证。

大型模锻压机极低速稳定运行规律

高性能复杂整体模锻件的等温锻造要求大型模锻压机必须具备在极低速下稳定运行的能力,但巨大运动惯量、液压非线性与低速摩擦导致该装备在极低速运行时极易出现速度震荡,甚至产生爬行现象。针对这一问题,在考虑压机液压非线性与低速下特有的静-动交替变换的摩擦特性的基础上,建立大型模锻压机极低速下的非线性运动模型,并提出该模型的求解方法,获得系统的近似速度;通过对近似速度的分析,推导出极低速下压机3种工况条件:1)压机稳定运行的判断条件;2)压机速度震荡的判断条件以及速度震荡幅值计算公式;3)压机爬行的判断条件。最后通过仿真验证了这些规律的正确性,为控制大惯量装备极低速稳定运行提供理论基础与保证。