80MN钛合金锻造液压机的建模与控制

摘要

80MN钛合金锻造液压机是我国自行新研制的大型数控等温锻造液压机，它是我国锻造液压机规格、结构和性能的一次创新。特殊的锻造材料和复杂的锻造工艺，对如此大型的数控等温锻造液压机的控制精度提出了非常高的要求。本文的主要研究内容和已取得的研究成果如下：
　　 (1)对80MN钛合金锻造液压机的结构进行了深入的分析，依据系统本身的内在机理，并作合理的假设和简化，分别推导出了液压系统的动态模型、滑块的动态模型以及其它部分的动态模型。通过综合各个部分的动态模型，建立了比较准确的80MN钛合金锻造液压机仿射非线性动态模型。
　　 (2)分析了非线性系统反馈线性化的条件，针对80MN钛合金锻造液压机仿射非线性动态模型的特点，设计了反馈线性化解耦控制器，有效地解决了输出跟踪控制问题。
　　 (3)介绍了模糊控制器的基本结构，对模糊控制器中的模糊化、规则库、模糊推理和解模糊各个组成部分进行了详细的分析。
　　 (4)针对输入-输出线性化存在系统内动态不稳定的问题，在输入-输出线性化控制的基础上，根据80MN钛合金锻造液压机的结构特点，从系统实际物理关系和实验数据出发，采用模糊控制方法设计了监督控制器，保证了系统的内动态在整个输出跟踪过程中都处于一定的范围之内。
　　 (5)针对滑块四角调平存在的同步误差与滑块受力分布之间的矛盾，在反馈线性化解耦控制与模糊监督控制的基础上，根据80MN钛合金锻造液压机的结构特点，从系统实际物理关系和实验数据出发，采用模糊控制方法设计了补偿控制器，进一步提高了系统的同步精度。
　　 (6)应用反馈线性化解耦控制、模糊监督控制和模糊补偿控制相结合的混合控制方法，提出了滑块速度与应变速率控制方案、滑块四角调平控制方案和新型双闭环控制方案，实现了80MN钛合金锻造液压机的滑块速度与应变速率控制、四角调平控制、速度与四角调平的协调控制。