超塑成形机床液压与气动控制系统的优化分析

张 岩

(齐齐哈尔工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161005)

1发展现状

1.1超塑成形机床发展概况

超塑成形机床在一定程度上跟热成形机床差不多，主要就是应用于超塑材料的SPF工艺流程。超塑成形机床与正常的热成形机床又有明显的不同之处，超塑成形机床工作时有较高的温度要求，且需要较为精准的控制，所以需要配备相对高效的制热和制冷系统。再加上成形过程的加载压力来源主要就是气压，所以机床还需要配备一台与控制系统相匹配的惰性气源系统。现阶段我国国内已经有众多企业公司具备提供先进专业超塑成形设备的能力。

1.2液压技术的发展现状

第一，液压传动技术就是以液体作为能量传递媒介来实现多方面的机械传动过程的先进技术。液压传动不仅操作方便，其系统结构所具备的自由度较大，方便实现自动化控制，并且其传动比较大，可以有效实现大范围内的速度调整。自二战结束以后，工业快速发展，带动液压技术进一步发展，使其逐渐应用于各大工业领域，虽然我国在液压技术方面的发展起步较晚，但是我国的液压技术发展趋势异常迅猛，在保证产品质量的基础上不断进行技术创新，液压技术水平正逐步赶超国际先进水平。第二，伴随着液压技术发展的是其与电力拖动之间的竞争越发激烈，现阶段大部分的数控机床和小型的超塑成形机床基本上都是采用电控伺服系统，液压传动逐渐被取缔，其主要原因便是液压系统会存在严重的漏油情况，维护性能较差，进一步加大液压系统的竞争压力。

1.3气动技术的发展现状

气动技术就是气压传动与控制技术，其以特定的压缩气体为媒介，达到能量传递的效果。现阶段气动技术已广泛应用于矿业、汽车制造行业、机械制造行业以及钢铁行业等多重领域，并逐渐向食品行业、化工行业、石油行业、军事等各大领域渗透发展，气动技术以涵盖多重先进自动化技术。随着经济发展和技术不断创新，对气动技术的要求也在不断提高，要求气动技术在不断提高其自身技术可靠性的同时力求降低成本，逐渐往更全面、更节能、更精密的方向发展。

2机床系统优化方案分析

2.1系统的实现目标

第一，设计出使机床满足多种情况下成型要求的液压系统和气动系统。第二，分析计算系统加载压力与时间关系，以图标形式呈现，实现液压力与气动力的同步转换。

2.2控制方案的设计

自动控制系统就是在无人员现场参加的情况下，整个的工业生产仍然可以按照仪器设定的效果，进行有规律的操作控制。以开环控制系统为例进行设计分析，开环控制系统只能进行实现单向的控制，输出端与输入端之间不存在反馈关系，输出端数值的大小不会对输入端产生影响，开环控制系统的系统组成为“输入量-控制器-执行器-执行对象-输出量”，结构相对简单，精度要求不高，再加上起先价格相对便宜，所以对于精度要求不高的系统均可采用开环控制系统。

3优化分析

3.1基于传统PID控制的气压控制系统优化分析

PID控制是一种线型控制手段，其根据偏差的参数比例、积分与微分的线性组合关系等形成所需的量化要素，进一步达到对所控制对象的控制效果。传统PID控制中依据参数比例来提高气压控制系统的反应能力，依据积分数据抵消系统的静态误差，微分环节则可以预防系统出现不稳定或者剧烈波动的情况，比例、积分以及微分组合应用便可以满足各种系统不同的控制需求。

3.2基于神经网路控制的气压控制系统优化分析

神经网络能够适当模拟部分人工智能特性，在非线性综合应用能力、学习分析能力和自我适应能力方面有较大程度的提升。神经网络对管控气压控制系统之外的零碎干扰、无利噪声以及受控对象自身所具备的的可变性特征等都具有一定的适应性，在大多数情况下对受控对象模型不存在依赖性，神经网络控制的优势决定了其自身应用在控制系统中必然多变、灵活。在控制系统中应用SPIDNN控制器时，其输入系统涵盖2个神经元，分别用于对受控量给定值与实际值的输入，而输出系统只需要用到一个神经元，用于实现对神经网络的总和量输出。由SPIDNN管制系统的组成和运算方法可知，SPIDNN控制系统的运算方法并不取决于受控对象的参数，更不需要识别受控对象的数学模型，只需根据控制效果在线自主学习，自动调整网络的权值，实现控制系统功能。

3.3基于模糊控制的气压控制系统优化分析

模糊控制器种类与功能多样，以双输入与单输出的传输模式为例，模糊控制器会自动输入系统误差和误差变化率，同时输出管制量。这种控制器遵循非线性比例以及微分的控制规律，所以只使用该控制器作为控制系统时，对被控对象的控制会存在静差。因此，在管制系统的仿真测试中，于模糊控制器外增设一项积分环节，用以抵消系统的静态误差。模糊控制规则下，模糊控制器性能的优劣会有直接的体现，模糊控制规则建设渠道一般来讲主要有4种：基于专家经验和控制知识、基于操作人员的实际工作过程、基于过程所创建的模糊模型以及基于学习的方法。同时，建立的模糊控制规则要符合完备性、一致性，并且控制规则要尽可能的少等要求，以使得模糊控制器满足控制要求的情况下尽可能简单。多方面总结专家经验，提高控制知识的基础方法积累，初步建立模物控制规则，通过借鉴专家的研究与测试经验，运用恰当的语言进行具体描述，将模糊控制规则归纳为if-then的方式。在总结完控制规则的基础上，通过整体总模糊关系的设计来实现模糊控制算法的设计。

4结语

综上所述，随着经济飞速发展，超塑成形机床液压与气动控制系统越发完善，在各大领域都得到进一步发展，但是现阶段仍需不断创新设计，通过企业自身不断进行实践应用，实现超塑成形机床液压力与气动力同步转换，使生产工作各工序有效进行。