[發明專利]一種多任務集成成形裝備驅動系統的設計方法

有效

• 申請號: 202110182936.0
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN112949051B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 黃海鴻;錢朝琦;鄒翔;蔣偉琪;李磊;劉志峰
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/06;G06F111/04
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

1.一種多任務集成成形裝備驅動系統的設計方法，所述多任務集成成形裝備由I臺機器組成，并共同完成一個生產任務，其特征是，所述設計方法是按如下步驟進行：

步驟1、工藝設計：

根據生產線的一個生產任務設計I個工藝，根據加工材料計算第i個工藝的負載曲線l_i，i＝1,2,…,I；令第i臺機器按照工藝先后順序加工第i個工藝；

步驟2、多任務集成：

根據每個工藝的負載曲線的負載差異，將每個工藝分為b個加工任務，并將加工任務按照先后順序依次排序，將第i個工藝的第j個加工任務為

步驟3、基本驅動單元的設計：

步驟3.1、根據式(1)計算所有的加工任務中第a個加工任務屬于第i個工藝第j個加工任務的功率P_i^j(a)：

式(1)中，gt_a、ft_a分別為所述第a個加工任務的結束時間和開始時間，p_a(t)為所述第a個加工任務的需求壓力，q_a(t)為所述第a個加工任務的需求流量，a≤A，A為總加工任務數；

步驟3.2、根據式(2)計算I個工藝中需求功率最小的任務R所需最小功率P_min，從而以最小功率P_min設計完成I個工藝中所有加工任務的基本驅動單元；

式(2)中，最小功率P_min＞0；

步驟3.3、從設定的液壓泵集合中，為基本驅動單元選擇一個滿足所述任務R的需求壓力、需求流量的額定功率最小的液壓泵作為基本驅動單元的液壓泵；

步驟3.4、從設定的電機集合中，選擇與所選取的液壓泵相匹配的電機組成基本驅動單元，使得所述基本驅動單元在任務R的需求壓力下，輸出流量大于需求流量；且所選取的電機在驅動對應加工任務時的負載率在所設定的區間中，以使選取的電機在驅動對應加任務時的能量效率高于設定的效率值，從而實現高效率運行；

步驟4、驅動系統的設計：

步驟4.1、根據式(3)計算I個工藝中所有加工任務的最大功率P_max：

步驟4.2、根據式(4)得到驅動系統至少需要的基本驅動單元的個數N_min：

N_min＝[P_max/P]+1 (4)

式(4)中，P為所選的基本驅動單元的額定功率；

步驟4.3、根據式(5)計算第i個工藝中每個任務至少需要的基本驅動單元的個數

式(5)中，j代表第i個工藝的負載曲線l_i的加工任務序號；

步驟4.4、定義當前調度次數為r，并初始化r＝0；

步驟4.5、定義增加r個基本驅動單元后第r次調度時驅動系統中基本驅動單元的個數為Nr，且Nr＝N_min+r；

步驟4.6、按照第i個工藝中每個任務需求的基本驅動單元的個數，按照式(6)依次分配N_r個基本驅動單元，使得同一個工藝的所有加工任務能連續不沖突地完成；

gt(T_i^j)＝ft(T_i^j+1) (6)

式(6)中，gt(T_i^j)為第i個工藝的負載曲線l_i中第j個加工任務的結束時間，ft(T_i^j+1)為第i個工藝的負載曲線l_i中第j+1個加工任務的開始時間；

步驟4.7、利用式(7)定義調度I個工藝及所在任務的約束條件，所述約束條件用于保證N_r個基本驅動單元能在T時間內不沖突地完成I個工藝的所有加工任務；

gt(T_i^b)≤T (7)

式(7)中，gt(T_i^b)為第i個工藝的負載曲線l_i中最后一個加工任務的結束時間；

步驟4.8、若N_r個基本驅動單元能滿足所述約束條件，則令驅動系統中基本驅動單元的個數為N_r；若N_r個基本驅動單元不能滿足約束條件，則將r+1賦值給r后，返回步驟4.5進行重新分配并調度，直到驅動系統能滿足約束條件為止，從而得到驅動系統的運行方案。

2.根據權利要求1所述的一種多任務集成成形裝備驅動系統的設計方法，其特征是：

按照所得到驅動系統的運行方案，將Nr個基本驅動單元進行編號，則第h個基本驅動單元記為B_h；調換編號不同的基本驅動單元，使得滿足I個工藝的所有加工任務的基本驅動單元組合個數最??；

從設定的液壓泵集合中，將滿足I個工藝的所有加工任務的基本驅動單元最小組合個數中所有能同時工作的基本驅動單元按照單個大功率液壓泵取代多個小功率液壓泵的方式進行合并，且滿足單個大功率液壓泵的額定功率至少等于多個小功率液壓泵的額定功率之和；

從設定的電機集合中，選擇與所述單個大功率液壓泵相匹配的電機，且單個大功率液壓泵所選擇的電機在驅動對應加工任務時的負載率在所設定的區間中，以使得所選擇的電機在驅動對應加任務時的能量效率高于設定的效率值，從而實現高效率運行。