[發明專利]一種伺服壓力機的位置壓力混合優化控制方法

有效

• 申請號: 202011601881.4
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112776413B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 李琦;盛春營;張傳錦;程慧杰;范宏偉;袁全;王巖;張傳輝
• 申請（專利權）人: 濟寧科力光電產業有限責任公司;山東省科學院激光研究所
• 主分類號: B30B15/26
• 分類號: B30B15/26
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 張貴賓

本發明屬于伺服壓力機技術領域，具體涉及到一種伺服壓力機的位置壓力混合優化控制方法。本發明采用速度命令切換器用于控制模式切換，速度命令切換器內部包含有第一PI調節器，將位置控制環和壓力控制環的輸出作為輸入，速度命令切換器采用單獨的控制環路，整個混合控制在一個滑塊行程過程內完成，由于可快速的增加響應，達到平滑和無縫連接，切換模式平滑，壓力位置響應迅速，模式切換過程中伺服壓力機運行平穩無抖動。

技術領域

本發明屬于伺服壓力機技術領域，具體涉及到一種伺服壓力機的位置壓力混合優化控制方法。

背景技術

目前伺服壓力機位置控制模式和壓力控制模式切換主要有兩種方式，如公布號CN110757883A、名稱《基于位置壓力自動補償的精確運動控制方法》的發明公開了位置和壓力在同一個工藝曲線中切換的混合控制方法，該方法需要多個沖壓行程周期才能完成壓力設定的精確控制；如公布號CN110815928A、名稱《一種伺服壓力機的非線性壓力位置控制裝置及方法》的發明則是分別在位置和壓力模式下獨立控制，只有壓力值超限或者位置值超限時，才會切換控制環路，如果壓力不超限，整個流程只運行壓力控制或者位置控制。上述的兩篇發明都不能滿足伺服壓力機滑塊在一個行程范圍既能下行到工件成形位置處和回程時實現位置控制模式，又能在壓力機滑塊的關鍵保壓位置實現壓力控制模式，更為重要的是無法控制模式切換過程中平滑、無波動，同時保證響應速度又很快。

發明內容

本發明為解決現有技術的不足，提供一種伺服壓力機的位置壓力混合優化控制方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種伺服壓力機的位置壓力混合優化控制方法，包括位置控制環、壓力控制環、速度命令切換器、速度控制環、轉矩控制環、失量控制器，其中：

位置控制環：位置控制環的位置給定值為伺服壓力機的工藝曲線，位置反饋值為測量的滑塊位置，位置給定值減位置反饋值為位置差值，位置差值輸入到位置控制環。

壓力控制環：壓力控制環的壓力給定值為伺服壓力機下死點附近的壓力設定值，壓力反饋值為測量的壓力值，壓力給定值減壓力反饋值為壓力差值，壓力差值輸入到壓力控制環。

速度命令切換器：速度命令切換器的輸入為位置控制環的輸出或壓力控制環的輸出；速度命令切換器用于控制模式切換，速度命令切換器內部包含有第一PI調節器。

速度控制環：速度控制環的給定值為速度命令切換器的輸出值，速度命令切換器的反饋值為伺服電機的位置傳感器反饋的位置值經過微分后得到，速度控制環的給定值與速度命令切換器的反饋值之差為速度控制環的輸入，速度控制環的輸出為轉矩控制環；速度控制環內含有第二PI調節器。

轉矩控制環：轉矩控制環輸出為矢量控制SVPWM的輸入；轉矩控制環含有第三PI調節器。

失量控制器：失量控制器輸出伺服電機驅動器所需PWM波，控制伺服電機運行，然后伺服電機帶動滑塊運動，實現伺服壓力機的工藝曲線運行。

其中速度命令切換器控制包括以下步驟：

步驟一：當位置控制模式單獨起作用時，速度命令切換器的輸入為位置差值，速度命令切換器內部的第一PI調節器被旁路，位置差值作為速度控制環的給定值。

步驟二：當位置控制模式切換到壓力控制模式時，切換后的第一個伺服電機控制周期將0作為速度命令切換器的第一PI調節器輸入，將此時的壓力差值作為速度命令切換器的第一PI調節器反饋值，將位置差值作為速度命令切換器的第一PI調節器初始輸出值，實現模式切換；切換后的第二個伺服電機控制周期之后，速度命令切換器的第一PI調節器的調節輸出的差值趨近于0，使得壓力反饋值逐漸接近壓力設定值，當壓力差值的絕對值ε，ε為接近0的數，說明滿足伺服壓力機設定值要求。

步驟三：當壓力控制模式切換到位置控制模式時，切換后的第一個伺服電機控制周期將位置差值作為速度命令切換器的輸入，直接切換。