壓鑄機壓射系統的聯合仿真及控制策略研究

0 引言

國內外學者對非對稱液壓缸的控制問題進行研究時主要集中于四通換向閥控制非對稱液壓缸的系統

，本文研究的壓鑄機壓射系統具有高壓大流量的特點，無法采用四通換向閥對其進行控制，針對這一特點，壓鑄機壓射系統均采用出口節流的方式進行速度控制，對于出口節流調速系統的控制少有報道。

巴金的寫作風格就是樸素，他娓娓道來，看似漫不經心，卻暗含匠心。他的語言平實，我們讀起來沒有障礙，也容易被感染，這就是巴金的風格，大家的風范。這么沉重的主題卻是通過小事去寫，寫得明白，寫得曉暢，這正適合我們通過引導學生解讀文本來了解背景，以此來加深對文章的理解，對作者情感的把握，對文章主旨的領悟。

本文以某型400噸冷室鎂合金壓鑄機為例，建立了其壓射系統關鍵環節的數學模型，采用AMESim建立了其液壓系統的仿真模型，應用Matlab/Simulink設計控制器，通過AMESim/Simulink接口技術對兩個仿真軟件進行無縫連接，充分利用各軟件的優勢，建立了一個壓鑄機壓射系統控制策略研究的集成環境，并對模型進行仿真試驗驗證，從而真實可靠地表達出了系統的動態特性及控制策略的有效性。

第一組圖表顯示了職業與服務提供之間的相關關系，目的是為了以圖表的方式闡明：盡管經濟問題必然是醫院社會服務要解決的重大問題，但卻并非是唯一重大的問題。這些表格同樣反映在三等病人之間社會分類的范圍問題。許多相似的職業和服務類型被分組列表于一般性題目之下，以便使表格簡潔明了。“Steering”一詞表示，探訪那些由外面的社會機構或醫療機構轉介的病人。通過特定診所，而且在將他們轉回最初來源機構之時，為他們撰寫一份包含醫生發現的問題和推薦保健護理措施的報告。

1 壓鑄機壓射系統數學和仿真模型

1.1 工作原理

壓鑄機壓射系統工作原理如圖1所示。壓射時儲能器與主壓射缸之間的閥2全開，傳感器將采集的液壓缸速度、液壓缸無桿腔壓力等信號傳輸至控制器，經控制器處理后，產生相應的控制信號驅動主壓射缸和油箱之間的閥1打開，使液壓缸在蓄能器的作用下以工藝所需的速度向左運動，將金屬液推至模具。

1.2 數學模型

假定：閥與液壓缸及蓄能器的連接管道短而粗，管道中的壓力損失和管道動態可以忽略；液壓缸每個工作腔內各處壓力相等，油溫和體積彈性模量為常數；液壓缸內外泄露為層流流動。

液壓缸的輸出力與負載力的平衡方程為

(1)

在控制過程中忽略伺服閥的動態過程，則：

(2)

目前戲曲界與學界一部分學者較悲觀，認為京劇已成為“衰落的藝術”，而大部分仍堅持京劇的群眾基礎，上個世紀末已經集中探索了如何“振興京劇”，得出的結論：依靠京劇自身改革，政府支持，需要市場的微觀調控與國家宏觀調控刺激京劇商業與藝術價值。

(3)

液壓缸無桿腔流量連續性方程為

=

(4)

逆控制環節根據測得的液壓缸無桿腔壓力信號和伺服閥閥芯位移信號分別對液壓缸無桿腔的壓力波動和伺服閥的非線性和死區進行補償，并根據壓射速度設定值得到跟蹤壓射速度所需的伺服閥的輸入電壓信號值。

(5)

(6)

(7)

=

4

(8)

(9)

1.3 AMESim/Matlab聯合仿真模型

MATLAB是集數值計算、符號運算及圖形處理等強大功能于一體的科學計算語言。作為強大的計算平臺，它幾乎能夠滿足所有的計算需求。作為MATLAB的附加組件，Simulink借助于MATLAB強大的數值計算能力，采用模塊組合的方法快速、準確地創建動態系統的計算機模型，在各個工程領域發揮著巨大的作用，是當今主流的仿真軟件。但MATLAB存在不能有效地處理代數環問題等缺點，使得Simulink仿真效率往往不高；而且Simulink本身沒有專門針對流體仿真的工具箱；另外，采用Simulink對液壓系統進行仿真建模還需要進行很多簡化工作，模型的簡化往往使得仿真結果出現較大的誤差

。

對壓鑄機壓射系統采用液壓仿真軟件AMESim中的HCD庫(Hydraulic Component Design)建模。其HCD庫能夠根據元件的結構建立模型并能夠充分考慮液壓油的可壓縮性和元件的非線性(滯環，死區，泄露和阻尼力等)。分析壓鑄機壓射系統的工作原理：壓鑄機壓射過程中，液壓缸進油路的閥全開，因此可以將液壓缸進油路的閥簡化為一個固定阻尼孔，仿真參數采用某型400噸冷室鎂合金壓鑄機的實測結構參數和樣本提供的參數，如表1所示。

總而言之，農村擁有廣闊的天地，擁有豐富的教育資源。在農村幼兒園教育教學中，教師應當充分利用大自然中的各種資源，充分利用農村豐富的鄉土資源，為幼兒營造一個良好的區域活動開展環境，保證幼兒的個性發展，促進農村幼教事業的不斷進步。

控制器采用MATLAB/Simulink建模。最后利用AMESim/Simulink接口技術建立整個壓鑄機壓射系統的仿真模型，如圖2所示：

1.4 仿真結果

取輸入信號幅值分別為2.5V，2.6V，3.6V，4.6V，5.6V，6.6V，系統的開環階躍響應的仿真結果如圖3所示。

2 控制器設計

“離用戶越近，價值就越大。”快遞末端集約化、智能化處理，絕對不是末端配送商業模式的全部，它只是基石，是這個商業模式賴以存活的基礎。在智能快遞柜已經成為社區公共服務設施的當下，它已經不再僅僅是收快遞的“小方格”，其延伸價值目前已經滲透在生活的方方面面，也成為了社區經濟爭搶的關鍵節點。

控制算法中，逆控制

環節實現系統的基本控制，全局變參數PID控制環節實現系統的優化控制。

本文研究的壓鑄機壓射系統控制算法結構如圖4所示。傳感器將壓鑄機速度信號，液壓缸無桿腔壓力信號和伺服閥位移信號傳輸到控制器中，控制器根據預設的速度信號輸出電壓信號給伺服閥，驅動伺服閥打開，從而控制液壓缸的速度。

在逆控制環節的基礎上，建立全局變參數PID控制環節對速度的誤差信號進行閉環控制，保證控制器在不同預設速度信號下均能對壓鑄機實施優化控制。

2.1 逆控制器設計步驟

步驟2：代入壓力傳感器信號

，從而補償無桿腔及負載變化引起的壓力波動。

步驟3：根據伺服閥位移傳感器信號

的大小選取相應的流量公式

，代入控制信號值

的表達式中，從而補償伺服閥的非線性和死區。

步驟4：用壓射速度設定值

2

取代步驟

表達式中的壓射速度值

。

2.2 全局變參數PID控制器設計步驟

本文研究對象——壓鑄機壓射系統中選用的伺服閥存在死區并且閥的開度增益隨著閥芯的開度變化，其流量方程為

先對學生做詳細的課程介紹與課前測驗，然后實施PBL英語口語教學模式，最后對學生進行測驗。針對前測和后測結果做比較分析，根據英語口語考試評分標準，從語法、詞匯、語言組織、互動交流、語音、語調等方面進行量化評分。另外，為了提高可信度，還利用定量與定性相結合的研究方式，進行問卷調查，并隨機選取學生進行個人訪談。

步驟2：在操作點集內的任一點上，得到控制器優化的PID參數。

742例患者共置入2 968枚螺釘，0級2 520枚，1級375枚，2級54枚，3級19枚，置釘優良率為97.5%。19枚3級置釘來源于17例患者，均表現為神經根刺激癥狀，根據神經根癥狀程度酌情使用脫水劑和地塞米松3 d，指導患者逐步行直腿抬高鍛煉。10例患者隨訪觀察癥狀均逐步緩解；7例患者癥狀明顯，嚴重影響生活質量，行開放翻修手術調整螺釘位置，末次隨訪時恢復良好。

步驟3：在各操作點間，采用線性插值對控制器的系數進行插值。

3 仿真和試驗結果及分析

在研究建立的AMESim/MATLAB聯合仿真模型和基于逆控制的全局變參數PID控制算法中，進行階躍和斜坡輸入工況下的仿真，并與常規PID進行對比。

比較圖5中曲線可以看出，在采用常規PID控制的情況下，系統出現較大的超調和振蕩，采用基于逆控制的全局變參數PID控制的情況下，系統超調和振蕩得到抑制，而且系統的動態響應明顯加快。

為證明控制方法在不同預設速度下均具有較好的控制效果，比較在給定斜坡信號不同控制方法下的系統跟蹤曲線，如圖6所示：

比較圖6曲線可以看出：閉環控制器作用下系統能夠很好地跟蹤斜坡信號，而采用常規PID控制系統跟蹤斜坡信號時有很大的滯后，不能夠跟蹤斜坡信號。

最后是整個活動的保障、協助與幫助行為。如落實執行活動相關的人、財、物、設施設備、技術支持及善后、矛盾化解等工作。該類行為不具有獨立性，為組織實施行為所吸收。

4 結束語

本文研究了非對稱液壓缸的出口節流調速問題，以某型400噸冷室鎂合金壓鑄機為例，建立了其關鍵環節的數學模型，采用AMESim，Matlab/Simulink仿真軟件以及AMESim/Simulink接口技術構建了壓鑄機壓射系統的聯合仿真平臺并進行了試驗驗證；針對本文研究內容提出了基于逆控制的全局變參數PID控制方法，并在仿真平臺中實施該方法，改進的控制策略運算量小，適合實時控制，仿真和試驗結果表明，改進的控制器較常規PID具有良好的動態特性，對變時滯特性和負載擾動表現出更強的適應性和魯棒性，同時也證明了聯合仿真的有效性，為同類系統的控制器設計提供參考。

[1]B.Yao,F.Bu,J.Reedy and G.Chiu. Adaptive robust control of single-rod hydraulic actuators:theory and experiments[J]. Transactions on Mechatronics. 2000,5(1):79-91.

[2]楊軍宏，尹自強，李圣怡.閥控非對稱缸的非線性建模及其反饋線性化[J].機械工程學報,2006，42(5):203-207.

[3]呂云嵩.閥控非對稱缸頻域建模[J].機械工程學報,2007，43(9):122-126.

[4]蔣余芬，朱紀洪，劉世前等.基于協同仿真的柔性機翼動力學建模及應用[J].計算機應用研究，2007，24(5):231-233.

[5]褚超美，陳家琪，張振東.基于Matlab/Simulink的車輛防抱死制動仿真系統[J].農業機械學報,2006，37(12):216-219.

[6]Skogestad S,Postlethwaite I.Multivariable feedback control:Analysis and design[M].[S.l.]:John Wiley & Sons Ltd,1996.

[7]李謹，鄧衛華.AMESim與MATLAB/Simulink聯合仿真技術及應用.情報指揮控制系統與仿真技術.2004.10.第26卷，第5期.p61～64.

[8]Cabrera J.B.D. and Narendra K.S. Issues in the application of neural networks for tracking based on inverse control[J]. IEEE Transactions on Automatic Control. 1999,44(11):2007-2025.