[发明专利]一种压装药精密成型过程非线性负载力控制方法及系统

权利要求书

1.一种压装药精密成型过程非线性负载力控制方法，压装药成型装置的电液伺服系统包括电控单元、电动机、液压泵、单向阀、压力表、电磁溢流阀、比例阀、第一安全阀、隔断阀、单向顺序阀、第二安全阀、第一压力传感器、第二压力传感器、液压缸、光栅尺、称重传感器、滑块、冲头、模拟负载、模腔、闷盖；所述电动机带动液压泵输出液压油经过单向阀流至比例阀的P口，所述比例阀的A口通过单向顺序阀与液压缸的有杆腔相连，单向阀出口与比例阀P口之间旁路设置有电磁溢流阀和压力表，比例阀的B口通过隔断阀与液压缸的无杆腔相连，比例阀的T口与无杆腔之间旁路设置有第一安全阀以及第一压力传感器，所述比例阀的T口与有杆腔之间旁路设置有第二安全阀和第二压力传感器，所述液压缸的活塞杆下端部依次连接有称重传感器、滑块、冲头，所述称重传感器对散粒体压制成型负载力进行实时在线检测，所述滑块的外侧设置有光栅尺对滑块的位移数据进行实时在线检测；所述电控单元用于采集各类传感器的信号，引入负载力信号，生成比例阀、隔断阀的控制信号；

其特征在于，控制方法包括以下步骤：

检测负载压力和液压缸位移将这两个函数引入传递函数为G₁(s)、G₂(s)的线性网络中，再与重力负载进行综合后获取负载力观测信号其中G₁(s)＝A_n，G₂(s)＝ms²+Bs，A_n为液压缸的等效作用面积，m为液压缸驱动的等效负载质量，s为微分算子，G为等效负载重量；

将所述负载力观测信号引入传递函数为G_L(s)的补偿器，再将该环节的输出信号引入到比例阀的控制输入端，通过非线性对消机制对负载力进行实时动态补偿。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，通过对消机制逆向求解补偿器G_L(s)的传递函数，令得到：

G_L(s)＝L₀s+L₁

其中，L₀、L₁为常数项，K_v为比例阀阀芯位移-控制电压增益，K_q为流量增益，F_L(X_p)为压制成型负载力，K_c为流量压力系数，C_tp为液压缸总的泄漏系数，h为比例系数，β_e为液压油体积弹性模量；V_t为液压缸总容积。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，通过非线性对消机制对负载力进行实时动态补偿的模拟表达式为：

其中，u(PID+LOC)为比例阀阀控制电压，k_p为比例系数，T_i为积分时间常数，T_d为微分时间常数。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述电控单元包括工控机IPC610和数据采集卡PCI1716、PCI1784，所述工控机IPC610负责编写、编译和生成控制程序，数据采集卡PCI1716、PCI1784集成在工控机IPC610的PCI插槽中，负责采集各类传感器的信号和生成比例阀、隔断阀的控制信号。

5.一种压装药精密成型过程非线性负载力控制系统，其特征在于，包括负载力观测信号获取模块、负载补偿器、PID+LOC控制器，

所述负载力观测信号获取模块用于检测负载压力和液压缸位移将这两个函数引入传递函数为G₁(s)、G₂(s)的线性网络中，再与重力负载进行综合后获取负载力观测信号其中G₁(s)＝A_n，G₂(s)＝ms²+Bs，A_n为液压缸的等效作用面积，m为液压缸驱动的等效负载

质量，s为微分算子，G为等效负载重量；

所述负载补偿器用于接收所述负载力观测信号，通过自身内部解算后输出补偿信号；

所述PID+LOC控制器用于通过非线性对消机制对负载力进行实时动态补偿。