大型模锻压机极低速驱动系统的仿真建模、实验验证与性能分析

高性能复杂整体模锻件的等温制造要求大惯量模锻装备必须在极低速下稳定运行,但非线性、时变的锻件变形抗力和柱塞缸所受的非线性摩擦力导致该装备难以在极低速下获得所需的锻压性能。针对这一问题,在考虑锻件的流变特性、低速下特有的静-动交替变换的摩擦特性以及工艺过程和装备运行之间关联作用的基础上,建立基于AMESim与Simulink的大惯量模锻装备低速锻造过程的联合仿真平台,通过实验验证该仿真平台的有效性与精确性,实现低速锻造过程的仿真建模。利用该平台对系统性能的影响规律进行研究,首先揭示了材料成形过程对系统低速性能的影响规律:比较流变特性参数对系统驱动能力的影响程度。研究结果表明:材料参数对系统的驱动力影响由大至小依次是物理化学性质常数y、强度系数c、材料硬化指数n与应变速率敏感性指数m;其次,研究了摩擦力对低速爬行的影响规律。导致低速爬行的2个条件是实际速度接近摩擦的临界速度以及最大静摩擦力与库仑摩擦力的差值太大。这些规律可为大惯量装备的极低速稳定运行提供基础与保证。     

大型模锻压机驱动系统的分层控制策略

高质量的锻件成形需要大型模锻装备具备极低速稳定运行的能力,针对这一要求,提出内外层结合的控制策略:内层采用简单的比例反馈控制,降低速度的波动,起粗调与整定作用;外层采用子空间辨识与模型预测控制技术相结合的控制方法,起精确控制作用。仿真分析结果表明,新的控制方法能保证大惯量模锻装备在极低速下平稳运行,且比传统的模锻装备控制方法具有更好的效果。