張 巖

(齊齊哈爾工程學院，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

1發(fā)展現(xiàn)狀

1.1超塑成形機床發(fā)展概況

超塑成形機床在一定程度上跟熱成形機床差不多，主要就是應(yīng)用于超塑材料的SPF工藝流程。超塑成形機床與正常的熱成形機床又有明顯的不同之處，超塑成形機床工作時有較高的溫度要求，且需要較為精準的控制，所以需要配備相對高效的制熱和制冷系統(tǒng)。再加上成形過程的加載壓力來源主要就是氣壓，所以機床還需要配備一臺與控制系統(tǒng)相匹配的惰性氣源系統(tǒng)?，F(xiàn)階段我國國內(nèi)已經(jīng)有眾多企業(yè)公司具備提供先進專業(yè)超塑成形設(shè)備的能力。

1.2液壓技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

第一，液壓傳動技術(shù)就是以液體作為能量傳遞媒介來實現(xiàn)多方面的機械傳動過程的先進技術(shù)。液壓傳動不僅操作方便，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)所具備的自由度較大，方便實現(xiàn)自動化控制，并且其傳動比較大，可以有效實現(xiàn)大范圍內(nèi)的速度調(diào)整。自二戰(zhàn)結(jié)束以后，工業(yè)快速發(fā)展，帶動液壓技術(shù)進一步發(fā)展，使其逐漸應(yīng)用于各大工業(yè)領(lǐng)域，雖然我國在液壓技術(shù)方面的發(fā)展起步較晚，但是我國的液壓技術(shù)發(fā)展趨勢異常迅猛，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上不斷進行技術(shù)創(chuàng)新，液壓技術(shù)水平正逐步趕超國際先進水平。第二，伴隨著液壓技術(shù)發(fā)展的是其與電力拖動之間的競爭越發(fā)激烈，現(xiàn)階段大部分的數(shù)控機床和小型的超塑成形機床基本上都是采用電控伺服系統(tǒng)，液壓傳動逐漸被取締，其主要原因便是液壓系統(tǒng)會存在嚴重的漏油情況，維護性能較差，進一步加大液壓系統(tǒng)的競爭壓力。

1.3氣動技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

氣動技術(shù)就是氣壓傳動與控制技術(shù)，其以特定的壓縮氣體為媒介，達到能量傳遞的效果。現(xiàn)階段氣動技術(shù)已廣泛應(yīng)用于礦業(yè)、汽車制造行業(yè)、機械制造行業(yè)以及鋼鐵行業(yè)等多重領(lǐng)域，并逐漸向食品行業(yè)、化工行業(yè)、石油行業(yè)、軍事等各大領(lǐng)域滲透發(fā)展，氣動技術(shù)以涵蓋多重先進自動化技術(shù)。隨著經(jīng)濟發(fā)展和技術(shù)不斷創(chuàng)新，對氣動技術(shù)的要求也在不斷提高，要求氣動技術(shù)在不斷提高其自身技術(shù)可靠性的同時力求降低成本，逐漸往更全面、更節(jié)能、更精密的方向發(fā)展。

2機床系統(tǒng)優(yōu)化方案分析

2.1系統(tǒng)的實現(xiàn)目標

第一，設(shè)計出使機床滿足多種情況下成型要求的液壓系統(tǒng)和氣動系統(tǒng)。第二，分析計算系統(tǒng)加載壓力與時間關(guān)系，以圖標形式呈現(xiàn)，實現(xiàn)液壓力與氣動力的同步轉(zhuǎn)換。

2.2控制方案的設(shè)計

自動控制系統(tǒng)就是在無人員現(xiàn)場參加的情況下，整個的工業(yè)生產(chǎn)仍然可以按照儀器設(shè)定的效果，進行有規(guī)律的操作控制。以開環(huán)控制系統(tǒng)為例進行設(shè)計分析，開環(huán)控制系統(tǒng)只能進行實現(xiàn)單向的控制，輸出端與輸入端之間不存在反饋關(guān)系，輸出端數(shù)值的大小不會對輸入端產(chǎn)生影響，開環(huán)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)組成為“輸入量-控制器-執(zhí)行器-執(zhí)行對象-輸出量”，結(jié)構(gòu)相對簡單，精度要求不高，再加上起先價格相對便宜，所以對于精度要求不高的系統(tǒng)均可采用開環(huán)控制系統(tǒng)。

3優(yōu)化分析

3.1基于傳統(tǒng)PID控制的氣壓控制系統(tǒng)優(yōu)化分析

PID控制是一種線型控制手段，其根據(jù)偏差的參數(shù)比例、積分與微分的線性組合關(guān)系等形成所需的量化要素，進一步達到對所控制對象的控制效果。傳統(tǒng)PID控制中依據(jù)參數(shù)比例來提高氣壓控制系統(tǒng)的反應(yīng)能力，依據(jù)積分數(shù)據(jù)抵消系統(tǒng)的靜態(tài)誤差，微分環(huán)節(jié)則可以預防系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定或者劇烈波動的情況，比例、積分以及微分組合應(yīng)用便可以滿足各種系統(tǒng)不同的控制需求。

3.2基于神經(jīng)網(wǎng)路控制的氣壓控制系統(tǒng)優(yōu)化分析

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠適當模擬部分人工智能特性，在非線性綜合應(yīng)用能力、學習分析能力和自我適應(yīng)能力方面有較大程度的提升。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對管控氣壓控制系統(tǒng)之外的零碎干擾、無利噪聲以及受控對象自身所具備的的可變性特征等都具有一定的適應(yīng)性，在大多數(shù)情況下對受控對象模型不存在依賴性，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的優(yōu)勢決定了其自身應(yīng)用在控制系統(tǒng)中必然多變、靈活。在控制系統(tǒng)中應(yīng)用SPIDNN控制器時，其輸入系統(tǒng)涵蓋2個神經(jīng)元，分別用于對受控量給定值與實際值的輸入，而輸出系統(tǒng)只需要用到一個神經(jīng)元，用于實現(xiàn)對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的總和量輸出。由SPIDNN管制系統(tǒng)的組成和運算方法可知，SPIDNN控制系統(tǒng)的運算方法并不取決于受控對象的參數(shù)，更不需要識別受控對象的數(shù)學模型，只需根據(jù)控制效果在線自主學習，自動調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值，實現(xiàn)控制系統(tǒng)功能。

3.3基于模糊控制的氣壓控制系統(tǒng)優(yōu)化分析

模糊控制器種類與功能多樣，以雙輸入與單輸出的傳輸模式為例，模糊控制器會自動輸入系統(tǒng)誤差和誤差變化率，同時輸出管制量。這種控制器遵循非線性比例以及微分的控制規(guī)律，所以只使用該控制器作為控制系統(tǒng)時，對被控對象的控制會存在靜差。因此，在管制系統(tǒng)的仿真測試中，于模糊控制器外增設(shè)一項積分環(huán)節(jié)，用以抵消系統(tǒng)的靜態(tài)誤差。模糊控制規(guī)則下，模糊控制器性能的優(yōu)劣會有直接的體現(xiàn)，模糊控制規(guī)則建設(shè)渠道一般來講主要有4種：基于專家經(jīng)驗和控制知識、基于操作人員的實際工作過程、基于過程所創(chuàng)建的模糊模型以及基于學習的方法。同時，建立的模糊控制規(guī)則要符合完備性、一致性，并且控制規(guī)則要盡可能的少等要求，以使得模糊控制器滿足控制要求的情況下盡可能簡單。多方面總結(jié)專家經(jīng)驗，提高控制知識的基礎(chǔ)方法積累，初步建立模物控制規(guī)則，通過借鑒專家的研究與測試經(jīng)驗，運用恰當?shù)恼Z言進行具體描述，將模糊控制規(guī)則歸納為if-then的方式。在總結(jié)完控制規(guī)則的基礎(chǔ)上，通過整體總模糊關(guān)系的設(shè)計來實現(xiàn)模糊控制算法的設(shè)計。

4結(jié)語

綜上所述，隨著經(jīng)濟飛速發(fā)展，超塑成形機床液壓與氣動控制系統(tǒng)越發(fā)完善，在各大領(lǐng)域都得到進一步發(fā)展，但是現(xiàn)階段仍需不斷創(chuàng)新設(shè)計，通過企業(yè)自身不斷進行實踐應(yīng)用，實現(xiàn)超塑成形機床液壓力與氣動力同步轉(zhuǎn)換，使生產(chǎn)工作各工序有效進行。