[发明专利]一种智能柔性复合材料模塑液压机及其控制方法

权利要求书

1.一种智能柔性复合材料模塑液压机，其特征是：

硬件系统至少包括；

主机机身（1），是一个承受成形内力的封闭框架，或是整体龙门、预应力组合、立柱组合的框架结构，框架结构包括上横梁、立柱或拉杆加立柱、下工作台，同时作为液压执行器（2）、下模的安装载体；

液压执行器（2），用于驱动活动工作台（7）；

位移传感器（3），用于测量液压执行器（2）的位移s_ci，i=1, 2, …, n，n是液压执行器（2）的数量；

激光位移传感器（4），用于测量活动工作台（7）中心的位移s_o；

倾角传感器（5），用于测量活动工作台（7）的二维倾斜角度θ_x和θ_y；

力传感器（6），用于测量液压执行器（2）的输出力F_ci，i=1, 2, …, n，n是液压执行器（2）的数量；

活动工作台（7），用于安装上模；

电液控制系统（8），用于采集系统的物理状态、记录工艺过程参数、执行智能算法，实现对液压执行器（2）的运动与输出力控制，对于液压执行器（2）具有同步调平控制、运动—力复合控制基础控制功能；

其中：液压执行器（2）的静止部分安装于主机机身（1）的上横梁、活动部分与力传感器（6）的一端连接，力传感器（6）的另一端与活动工作台（7）连接，液压执行器（2）的活动部分与力传感器（6）、活动工作台（7）同属一个装配体；位移传感器（3）的活动检测端与液压执行器（2）的活动部分同属一个装配体、静止端安装在相应的静止结构上；激光位移传感器（4）的活动检测端安装于活动工作台（7）上表面中心、静止端对应安装在主机机身（1）的上横梁下平面；倾角传感器（5）位于活动工作台（7）上表面中心；电液控制系统（8）与液压执行器（2）之间通过液压回路连接，与位移传感器（3）、激光位移传感器（4）、倾角传感器（5）、力传感器（6）之间电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能柔性复合材料模塑液压机，其特征在于：一种智能柔性复合材料模塑液压机的控制方法，

至少包括如下步骤：

步骤1：坐标系建立；以活动工作台（7）的上表面中心为原点O，以左右为X轴方向、前后为Y轴方向，在活动工作台（7）的上表面建立XOY正交直角平面坐标系，以右为X轴正方向，以前为Y轴正方向，以沿轴向顺时针旋转方向为倾角正方向；假设活动工作台（7）的上表面在坐标系第一象限内连接有1个液压执行器（2），且连接点C1在平面上的投影坐标为（x_c1，y_c1）；

步骤2：主机机身（1）弹性变形补偿；在活动工作台（7）与主机机身（1）的下工作台之间放置平行试压垫，电液控制系统（8）自动控制各液压执行器（2）的输出力F_ci对平行试压垫施加任意负载，电液控制系统（8）记录位移传感器（3）、激光位移传感器（4）各自在空载下与在各种负载下的测量差值既主机机身（1）的形变量以及对应的输出力F_ci数据，电液控制系统（8）生成形变量—负载关联映射表，在实际的制件压制过程中电液控制系统（8）利用查表插值的方法估计主机机身（1）的形变量从而修正位移传感器（3）与激光位移传感器（4）的测量值；

步骤3：活动工作台（7）弹性变形补偿；在进行复合材料制件的工艺试验时，电液控制系统（8）自动记录液压机运行过程中活动工作台（7）上表面中心的位移s_o、各液压执行器（2）的位移s_ci和输出力F_ci、活动工作台（7）的倾角θ_x和θ_y，θ_x是活动工作台（7）绕X轴的旋转角，θ_y是活动工作台（7）绕Y轴的旋转角；若假定活动工作台（7）是刚性体而不产生受力形变，则点C1处液压执行器（2）的位移为

若在点C1处活动工作台（7）没有变形，则；而二者的实际差值则反映了点C1处活动工作台（7）的形变量；同时电液控制系统（8）计算出形变量δ_c1所对应的绕C1O正交轴的扭矩T_c1，并建立形变量与扭矩的δ_c1—T_c1关联映射表，假设活动工作台（7）的位移期望为s_oc，在以后的压制过程中电液控制系统（8）利用查表插值的方法估计δ_c1、并以(s_oc−δ_c1)作为点C1处液压执行器（2）的位移期望进行补偿控制；

步骤4：制件厚度补偿；在制造一定数量的复合材料制件后可获得制件实际厚度与标准厚度的偏差Δt_c1分布数据，将偏差Δt_c1分布数据上传至电液控制系统（8），电液控制系统（8）进一步自动生成Δt_c1—δ_c1—T_c1关联映射表，在以后的压制过程中电液控制系统（8）同样利用查表插值的方法估计Δt_c1、并以(s_oc−δ_c1−Δt_c1)作为点C1处液压执行器（2）的位移期望进行补偿控制；

步骤5：制件致密性补偿；若获得制件的密度分布样本数据，结合电液控制系统（8）记录的对应输出力F_ci数据，得到符合致密性要求的成形力分布，通过电液控制系统（8）将最优成形力分布数据检索出来，电液控制系统（8）将自动分配各液压执行器（2）输出力F_ci的期望，利用运动—力复合控制功能实现最优成形力分布；

所述一种智能柔性复合材料模塑液压机的控制方法适用于液压执行器（2）数量大于等于2的情形，处于其他位置的液压执行器（2）的相应计算及控制方法按上述步骤类推即可得到，多个液压执行器（2）在电液控制系统（8）的同步控制下保持运行协调，δ_c1—T_c1关联映射表、Δt_c1—δ_c1—T_c1关联映射表、成形力分布，在试验或生产过程中不断进行在线优化。