第42卷第12期 Vol. 42No. 12
饭压技术
FORGING & STAMPING TECHNOLOGY
2017年12月 Dec.2017
基于多执行器协调的锻造操作机夹钳垂直提升控制
翟富刚，魏立忠，韩少勇，李瑞阳（燕山大学机械工程学院，河北秦皇岛066004）
摘要：针对单缸控制锻造操作机提升过程的夹钳非线性升降现象，提出采用缓冲征和升降征协调的方法来控制夹钳垂直升降运动，建立了双征协调轨迹的求解框图，并以夹钳垂直提升为边界条件分别求解，得到了升降缸和缓冲缸协调控制的理论轨迹曲线。在此基确上综合考患机械、液压、电控系统非线性因素的影响，决定采用前馈补偿方法来提高双缸协调的位置精度，最后基于模拟试验台对采用传统PID、前馈补偿方法的控制效果进行了对比。试验结果表明，采用前馈补偿方法能够有效减小夹钳垂直升降时的水平误差
关键词：锻造操作机；垂直提升；多执行器；协调控制；前馈补偿 DOI: 10. 13330/j. issn. 1000-3940. 2017. 12. 017
中图分类号：TH137
文献标识码：A
文章编号：1000-3940（2017）12-0092-06
Verticalliftingcontrolofforgingmanipulatorclampbasedon
multi-actuator coordination
Zhai Fugang, Wei Lizhong , Han Shaoyong, Li Ruiyang
( College of Mechanical Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China)
Abstract : For the phenomenon of nonlinear lifting of the clamp in the lifting process of single-cylinder controled forging manipulator, method was proposed to control the lift movement of clamp by the coordination of the buffer cylinder and the lift cylinder, and a solve di-agram of double-cylinder coordination trajectory was established. Then, the vertical lfting of the clamp was regarded as boundary condi--o sea aapuka anq a pe apuka e a jo [onoa paepaooa go ana roaaen [raaroa a pe *caaaadsar aaos oy suog tained. On this basis, considering the influence of nonlinear factons in mechanical, hydraulic and electronic control systems, the posi-tion accuracy of the two-cylinder coordination was improved by the method of feedforward compensation. Finally , based on the simula-tion test-bed data, the control effects of traditional PID and feedforward compensation methods were compared. The experimental results show that the feedforward compensation method can effectively reduce the horizontal error when the clamp is vertically raised and low-ered.
Key words : forging manipulator; vertical lifing; multi-actuator; coordination control; feedforward compensation
锻造操作机的平行升降动作主要用于调整夹钳的垂直位置（高度），其控制效果对于加工工件的径向尺寸和锻件质量具有重要影响(1-2]。目前，包括德国DDS、SMS-MEER在内的众多操作机的吊挂系统中，夹钳的平行升降动作都是由升降缸独立驱动控制的，夹钳末端的运动轨迹呈现非线性特
收稿日期：20170918；修订日期：20171108
基金项目：燕山大学“重型机械协同创新计划课题*项目(ZX01 20140400 01)
作者简介：翟高刷（1979-），男，博士，副教授 E-mail: songrr@ ysa. edu cn
通讯作者：魏立忠（1992-），男，额士研究生万方费据ail：969765162@qcom
点[3-4)。在现代锻造体系中，对于大型锻件及长轴类锻件，往往需要两台锻造操作机共同夹持来进行锻造，当双机共同夹持锻件配合压机作业面升降时，若单机夹钳非线性升降，势必会造成双锻造操作机系统不协调升降，严重时会损坏锻件甚至破坏设备5-6)。为此，众多学者从机构学角度对锻造操作机的吊挂机构进行了构型设计、分析和优化研究，以期降低夹钳提升过程的水平方向上的位移量，但由于受操作机结构尺度和工作空间的制约，优化效果不甚理想[7-10]
文献【11］通过对锻造操作机机械系统进行运动学特性分析发现，升降缸位移变化主要影响夹钳未端的径间位置，而缓冲缸主要用于顺应锻件水平方向上的形变量，起到调节夹钳水平位置的作用。