[发明专利]一种多任务集成成形装备驱动系统的设计方法

权利要求书

1.一种多任务集成成形装备驱动系统的设计方法，所述多任务集成成形装备由I台机器组成，并共同完成一个生产任务，其特征是，所述设计方法是按如下步骤进行：

步骤1、工艺设计：

根据生产线的一个生产任务设计I个工艺，根据加工材料计算第i个工艺的负载曲线l_i，i＝1,2,…,I；令第i台机器按照工艺先后顺序加工第i个工艺；

步骤2、多任务集成：

根据每个工艺的负载曲线的负载差异，将每个工艺分为b个加工任务，并将加工任务按照先后顺序依次排序，将第i个工艺的第j个加工任务为

步骤3、基本驱动单元的设计：

步骤3.1、根据式(1)计算所有的加工任务中第a个加工任务属于第i个工艺第j个加工任务的功率P_i^j(a)：

式(1)中，gt_a、ft_a分别为所述第a个加工任务的结束时间和开始时间，p_a(t)为所述第a个加工任务的需求压力，q_a(t)为所述第a个加工任务的需求流量，a≤A，A为总加工任务数；

步骤3.2、根据式(2)计算I个工艺中需求功率最小的任务R所需最小功率P_min，从而以最小功率P_min设计完成I个工艺中所有加工任务的基本驱动单元；

式(2)中，最小功率P_min＞0；

步骤3.3、从设定的液压泵集合中，为基本驱动单元选择一个满足所述任务R的需求压力、需求流量的额定功率最小的液压泵作为基本驱动单元的液压泵；

步骤3.4、从设定的电机集合中，选择与所选取的液压泵相匹配的电机组成基本驱动单元，使得所述基本驱动单元在任务R的需求压力下，输出流量大于需求流量；且所选取的电机在驱动对应加工任务时的负载率在所设定的区间中，以使选取的电机在驱动对应加任务时的能量效率高于设定的效率值，从而实现高效率运行；

步骤4、驱动系统的设计：

步骤4.1、根据式(3)计算I个工艺中所有加工任务的最大功率P_max：

步骤4.2、根据式(4)得到驱动系统至少需要的基本驱动单元的个数N_min：

N_min＝[P_max/P]+1 (4)

式(4)中，P为所选的基本驱动单元的额定功率；

步骤4.3、根据式(5)计算第i个工艺中每个任务至少需要的基本驱动单元的个数

式(5)中，j代表第i个工艺的负载曲线l_i的加工任务序号；

步骤4.4、定义当前调度次数为r，并初始化r＝0；

步骤4.5、定义增加r个基本驱动单元后第r次调度时驱动系统中基本驱动单元的个数为Nr，且Nr＝N_min+r；

步骤4.6、按照第i个工艺中每个任务需求的基本驱动单元的个数，按照式(6)依次分配N_r个基本驱动单元，使得同一个工艺的所有加工任务能连续不冲突地完成；

gt(T_i^j)＝ft(T_i^j+1) (6)

式(6)中，gt(T_i^j)为第i个工艺的负载曲线l_i中第j个加工任务的结束时间，ft(T_i^j+1)为第i个工艺的负载曲线l_i中第j+1个加工任务的开始时间；

步骤4.7、利用式(7)定义调度I个工艺及所在任务的约束条件，所述约束条件用于保证N_r个基本驱动单元能在T时间内不冲突地完成I个工艺的所有加工任务；

gt(T_i^b)≤T (7)

式(7)中，gt(T_i^b)为第i个工艺的负载曲线l_i中最后一个加工任务的结束时间；

步骤4.8、若N_r个基本驱动单元能满足所述约束条件，则令驱动系统中基本驱动单元的个数为N_r；若N_r个基本驱动单元不能满足约束条件，则将r+1赋值给r后，返回步骤4.5进行重新分配并调度，直到驱动系统能满足约束条件为止，从而得到驱动系统的运行方案。

2.根据权利要求1所述的一种多任务集成成形装备驱动系统的设计方法，其特征是：

按照所得到驱动系统的运行方案，将Nr个基本驱动单元进行编号，则第h个基本驱动单元记为B_h；调换编号不同的基本驱动单元，使得满足I个工艺的所有加工任务的基本驱动单元组合个数最小；

从设定的液压泵集合中，将满足I个工艺的所有加工任务的基本驱动单元最小组合个数中所有能同时工作的基本驱动单元按照单个大功率液压泵取代多个小功率液压泵的方式进行合并，且满足单个大功率液压泵的额定功率至少等于多个小功率液压泵的额定功率之和；

从设定的电机集合中，选择与所述单个大功率液压泵相匹配的电机，且单个大功率液压泵所选择的电机在驱动对应加工任务时的负载率在所设定的区间中，以使得所选择的电机在驱动对应加任务时的能量效率高于设定的效率值，从而实现高效率运行。