高速强力荒磨机床多轴协同混合液压控制系统和控制方法

摘要

高速强力荒磨机床多轴协同混合液压控制系统和控制方法属于自动控制理论与工程方向、过程控制技术领域。该系统包括：带动磨削臂运动，支撑液压缸、伺服阀、主泵及油箱的液压压下系统；安装在液压缸上的压力传感器；安装在磨削臂上的位移传感器；安装在伺服阀上的开度传感器；以及与所述多个传感器相连的控制系统。本发明以全数字传感器融合多轴协同混合控制模型实现了高精度液压伺服控制，通过将液压伺服控制模块HLA无缝嵌入数控系统840D的形式，达成了高速、双磨削臂并行磨削方式，实现了最大可达100吨的重载荷、250千瓦大功率、80米/秒高线速度、1吨正压力的随形磨削，对于高铬合金铸造轧辊辊坯的磨削效率可达400～700kg/小时。

主权项

1.一种高速强力荒磨机床多轴协同混合液压控制方法，其特征在于，该方法基于对速度轴、位置轴、以及工件运动及旋转轴的运动模式辨识获得各轴运动模型参数，结合液压实时控制单元，让砂轮以恒定的正压力和线速度对工件表面进行随形强力磨削；所述各轴运动模型辨识方法具体步骤为：(1)建立磨削臂液压压下系统函数；(2)建立磨削臂、砂轮、工件以及驱动滚轮的机械结构模型，由机械结构模型建立磨削臂运动方程，并根据实际测量的磨削臂的位置和液压缸的压力输出值由模型计算获得磨削正压力；(3)建立荒磨机磨削臂液压压下系统的方框图，进而由该系统方框图获得伺服阀开度到活塞位移之间的开、闭环传递函数；(4)位置轴的时变模型辨识：液压系统谐振频率ω_r是活塞杆工作点的函数；(5)速度轴的非线性模型辨识：对不同方向的阀门开度与系统增益关系建立非线性速度拟合模型，磨削时通过该模型自动进行非线性补偿，使得伺服阀开度和活塞杆速度模型的动态响应关于零点对称，保证同一阀芯开度数值时，磨削臂向上和向下两个方向运动的速度可以保持一致；(6)前馈模型辨识：前馈控制器形式为F_F＝F_c+(1-β)(-ΔF_i)，其中，F_F为前馈调整量，F_c为力控系统的输出量；预测位置偏差的调整系数R为被加工轧辊的平均半径，R_max为可加工轧辊的最大半径；由于工件不圆度对正压力产生的干扰量ΔF_i＝k′δ_i，k′是试验统计数值，δ是t时段后因辊坯不圆度引起的活塞杆位移增量，δ_i是t时段里第i个轮廓位移增量。