第42卷第4期 Vol. 42No. 4
假压技术
FORGING &STAMPING TECHNOLOGY
模锻过程结合机理与数据的智能控制方法
陈宇，吕文兵，陆新江
（中南大学机电工程学院高性能复杂制造国家重点实验室，湖南长沙410083）
2017年4月 Apr.2017
摘要：大型模锻成形过程是一个复杂的非线性时变过程，包括锻件流变成形过程与液压系统驱动过程，以及还存在油液泄漏等众多不确定性因素，导致精准锻造过程控制异常困难。为此，在结合基于机理模型控制与数据控制优点的基础上，提出了基于物理模型结合在线顺序极限学习机的智能控制方法。该方法首先使用已知的系统信息推导出名义控制律；其次，针对模型不确定性部分，使用在线顺序极限学习机设计出该在线模型的补偿控制律；最后，建立了基于机理模型与数据模型的集成
控制器，获得了最佳控制律。仿真结果表明，新方法能有效地控制复杂的锻造过程，且比现有的方法有更好的控制精度关键词：大型模锻成形：机理模型：在线顺序极限学习机：物理模型控制器；数据模型控制器；集成模型控制器；控制律 DOI: 10. 13330/j. issn. 1000-3940, 2017. 04. 030
中图分类号：TG315.4
文献标识码：A
文章编号：1000-3940（2017）04-0170-09
Intelligent control method combining mechanism and data in the dieforging process
Chen Yu , Lyu Wenbing, Lu Xinjiang
( Stalte Key Laboratory of High Perfomance and Complex Manufacturing, College of Mechanical and Electrical Engineering,
Central South University , Changsha 410083, China)
Abstract: The process of large die forging forming is a complex nonlinear and time-varying forging process that includes a rheological forming process and a driving process of hydraulic system. Therefore, the accurate forging control is extremely difficult due to the existence of oil leakage and many other uncertainties. So, based on the combination of mechanism model control and advantages of data control, an intelligent control method was put fonrard based on the combination of physical model and online sequential extreme learning machine( OS ELM). Firstly, the nominal model control law was deduced by the known system information. Secondly, according to the model uncertain parts, the compensation control law of the online-model method was designed by OS ELM. Lastly, the hybrid model controller based on the physical model and the data model was built, and the best control law was obtained. The simulation results demonstrate thal the new method can effectively control the complex forging process and achieve beter control accuracy.
Key words : large die forging forming; mechanism model; online sequential extreme leaming machine; physical model controller; dala model controller: hvbrid model controller: control lav
现代国防、航空运载装备对大型构件的尺寸、质量、精度等方面提出了越来越高的要求。精密化的构件必然要求锻造过程精确实时控制，而控制精度的高低将直接影响压制产品的质量和生产效率。但模锻成形过程是一个复杂的非线性时变过
收稿日期：20161023；修订日期：20170120
基金项目：国家重点基础研究发展计划（“973”计划）项目（2011CB706802）；国家自热科学基金资助项目（51205420）；新世纪人才计划基金（NCET-13-0593）；潮南省自热科学基金资助项目（14J3011）
作者简介：陈宇（1990-），男，硕士研究生 E-mail: 1546319120@ qq. com
通讯作者：陆新江（1979－），男，博士，教授
E-mail: luxj@ csu. edu. cn 万方数据
程，由于初始锻坏形状不规则，材料的成分与组织性能不均匀，且多数锻件都存在中心疏松、空洞等缺陷2]，这些特性致使锻件负载力随着位移的改变而发生强非线性变化。其次，由于液压油的可压缩性、液压缸的非线性摩擦、大范围负载扰动、本体大惯量滞后等，这些因素严重影响系统低速的稳定性[3]。再次，系统部分参数是未知的且可随着时间和工况改变而变化，如导轨与活动横梁之间的摩擦系数、油液粘性阻尼系数、泄漏系数等。上述非线性时变特征和不可预知性因素致使高精密的锻造成形成性控制变得异常困难。
目前，在液压系统控制策略研究方面，于革刚等提出了大型模锻压机的同步控制技术，依靠现代控制技术，采用位置闭环进行精确同步控制，为大