一種精沖機液壓伺服定位控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種精沖機液壓伺服定位控制方法及系統(tǒng)，方法包括：步驟S1，分時分段控制輸入精沖機的滑塊的理想位置信號；步驟S2，精沖機的滑塊根據(jù)理想位置信號進行移動，獲取滑塊的實際位置信號；步驟S3，對理想位置信號和實際位置信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲取滑塊的位置偏差值；步驟S4，將位置偏差值與一預設閾值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果選擇PID控制器或PI控制器對精沖機進行控制，PID控制器或PI控制器與精沖機形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。本發(fā)明有益效果：采用PID控制器與PI控制器協(xié)同控制，實現(xiàn)了系統(tǒng)快速響應與高精度的定位控制，降低了振動噪聲，延長了模具使用壽命，提高了模具制作效率。
【專利說明】
一種精沖機液壓伺服定位控制方法及系統(tǒng)
技術(shù)領域
[0001]本發(fā)明涉及精沖機液壓控制技術(shù)領域，尤其涉及一種精沖機液壓伺服定位控制方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]精沖技術(shù)是從普通沖壓技術(shù)發(fā)展而來的精密沖裁方法，能使板料一次沖壓成型。相比于傳統(tǒng)精沖技術(shù)，精沖得到的零件尺寸精度更高、斷面質(zhì)量好、互換性好。比傳統(tǒng)沖壓工藝更有優(yōu)勢地，精沖技術(shù)廣泛應用于汽車行業(yè)、航空航天、家電、辦公機械等領域。而且，精沖機噸位不斷增加，精沖零件更加多種多樣且愈來愈精密復雜，以及模具保護、系統(tǒng)工作可靠性等方面都對液壓精沖機的精確定位提出了更高的要求。
[0003]液壓精沖機對定位精度要求十分苛刻，如果在模具保護系統(tǒng)廢料檢測階段位置定位不準，則很容易造成檢測不出有廢料而帶廢料沖裁，從而造成模具損傷；由于沒有廢料而導致的故障停機也可能嚴重影響工作效率。同時，沖裁切換時定位不精確會使零件產(chǎn)生毛刺，從而影響零件成形質(zhì)量?？梢娨簤壕珱_機位置的精確定位對系統(tǒng)可靠性至關重要。
[0004]傳統(tǒng)的液壓精沖機一般采用PLC(Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器)實現(xiàn)定位控制，此系統(tǒng)用于液壓精沖機存在很多難以克服缺點與弊端。其一，難以保證上死點的位置精度;其二，換向以及速度切換沖擊大容易產(chǎn)生振動噪聲；其三，容易使工件產(chǎn)生毛刺等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有精沖機定位存在的上述不足，提供一種精沖機液壓伺服定位控制方法及系統(tǒng)，采用PID控制器與PI控制器協(xié)同控制，實現(xiàn)了統(tǒng)快速響應與高精度的定位控制。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種精沖機液壓伺服定位控制方法，包括如下步驟:
[0008]步驟SI，分時分段控制輸入精沖機的滑塊的理想位置信號；
[0009]步驟S2，精沖機的滑塊根據(jù)所述理想位置信號進行移動，通過位置傳感器獲取滑塊的實際位置信號；
[0010]步驟S3，對所述理想位置信號和所述實際位置信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲取滑塊的位置偏差值；
[0011]步驟S4，將所述位置偏差值與一預設閾值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果選擇PID控制器或PI控制器對精沖機進行控制，所述PID控制器或所述PI控制器與所述精沖機形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0012]優(yōu)選的，所述步驟S3中，所述滑塊的位置偏差值為進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后的所述理想位置信號與所述實際位置信號之差的絕對值。
[0013]優(yōu)選的，所述步驟S4具體包括:
[0014]步驟S41，將所述位置偏差值與預設閾值進行比較:
[0015]若所述位置偏差值大于或等于所述預設閾值，則轉(zhuǎn)至步驟S42;
[0016]若所述位置偏差值小于所述預設閾值，則轉(zhuǎn)至步驟S43;
[0017]步驟S42，選擇PID控制器對所述精沖機進行控制，所述PID控制器與所述精沖機形成閉環(huán)控制系統(tǒng)；
[0018]步驟S43，選擇PI控制器對所述精沖機進行控制，所述PI控制器與所述精沖機形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0019]優(yōu)選的，所述PID控制器與所述PI控制器為并聯(lián)關系。
[0020]本發(fā)明還提供一種適用于上述精沖機液壓伺服定位控制方法的精沖機液壓伺服定位控制系統(tǒng)，其中，包括:
[0021 ]輸入模塊，用于分時分段控制輸入精沖機的滑塊的理想位置信號；
[0022]第一獲取模塊，用于通過位置傳感器獲取所述滑塊的實際位置信號；
[0023]數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用于對所述理想位置信號和所述實際位置信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲取所述滑塊的位置偏差值，并將所述位置偏差值與一預設閾值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果選擇PID控制器或PI控制器對所述精沖機進行控制；
[0024]PID控制器或PI控制器，用于對精沖機進行PID或PI控制；
[0025]其中，輸入模塊的輸出端分別與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的輸入端以及PID控制器或PI控制器的輸入端連接，精沖機的滑塊的實際位置信號通過第一獲取模塊負反饋至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的輸入端以及PID控制器或PI控制器的輸入端，PID控制器或PI控制器的輸出端經(jīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與精沖機連接，整體形成控制精沖機的滑塊的實際位置信號的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0026]優(yōu)選的，所述滑塊的位置偏差值為進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后的所述理想位置信號與所述實際位置信號之差的絕對值。
[0027]優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括:
[0028]第二獲取模塊，用于對所述理想位置信號和所述實際位置信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲取所述滑塊的位置偏差值；
[0029]選擇模塊，用于將所述位置偏差值與一預設閾值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果選擇PID控制器或PI控制器對所述精沖機進行控制；
[0030]其中，輸入模塊的輸出端和第一獲取模塊的輸出端分別與第二獲取模塊的輸入端連接，第二獲取模塊的輸出端與選擇模塊的輸入端連接。
[0031 ]優(yōu)選的，所述選擇模塊包括:
[0032]比較部件，用于將所述位置偏差值與預設閾值進行比較；
[0033]PID控制部件，用于當所述位置偏差值大于或等于所述預設閾值時選擇PID控制器對所述精沖機進行PID控制；
[0034]PI控制部件，用于當所述位置偏差值小于所述預設閾值時選擇PI控制器對所述精沖機進行PI控制；
[0035]其中，比較部件的輸入端與第二獲取模塊的輸出端連接，比較部件的輸出端分別與PID控制部件、PI控制部件的輸入端連接，PID控制器或PI控制器分別經(jīng)PID控制部件、PI控制部件與精沖機連接。
[0036]上述技術(shù)方案的有益效果:提供一種精沖機液壓伺服定位控制方法及系統(tǒng)，采用PID控制器與PI控制器協(xié)同控制，實現(xiàn)了系統(tǒng)快速響應與高精度的定位控制，不僅降低了換向以及速度切換沖擊，而且降低了振動噪聲，延長了模具使用壽命，提高了模具制作效率。【附圖說明】
[0037]圖1為本發(fā)明精沖機液壓伺服定位控制方法流程示意圖；
[0038]圖2為圖1中步驟S4的分步驟流程示意圖；[〇〇39]圖3為本發(fā)明精沖機液壓伺服定位控制方法信號處理示意圖；
[0040]圖4為本發(fā)明實施例中精沖機液壓伺服定位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；[0041 ]圖5為本發(fā)明精沖機液壓伺服定位控制方法的工作原理示意圖；[〇〇42]圖中1-輸入模塊，2-第一獲取模塊，3-數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，31-第二獲取模塊，32-選擇模塊，321-比較部件，322-PID控制部件，323-PI控制部件?！揪唧w實施方式】[〇〇43]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0044]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。[〇〇45]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。
[0046]本發(fā)明的較佳的實施例中，基于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種精沖機液壓伺服定位控制方法，適用于精沖機，其流程如圖1所示，包括:[〇〇47]步驟S1，分時分段控制輸入精沖機的滑塊的理想位置信號r;[〇〇48]步驟S2,精沖機的滑塊根據(jù)理想位置信號r進行移動，通過位置傳感器獲取滑塊的實際位置信號y;
[0049]步驟S3,對理想位置信號r和實際位置信號y進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲取滑塊的位置偏差值e;滑塊的位置偏差值為進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后的理想位置信號與實際位置信號之差的絕對值；
[0050]步驟S4,將位置偏差值e與一預設閾值eo進行比較，根據(jù)比較結(jié)果選擇PID控制器或PI控制器對精沖機進行控制，PID控制器或PI控制器與精沖機形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。[0〇51] 如圖2所示，步驟S4具體包括:[〇〇52]步驟S41，將位置偏差值e與預設閾值eo進行比較:[〇〇53]若位置偏差值e大于或等于預設閾值eo,則轉(zhuǎn)至步驟S42;[〇〇54]若位置偏差值e小于預設閾值eo,則轉(zhuǎn)至步驟S43;[〇〇55] 步驟S42，選擇PID控制器對精沖機進行控制，PID控制器與精沖機形成閉環(huán)控制系統(tǒng)；[〇〇56] 步驟S43,選擇PI控制器對精沖機進行控制，PI控制器與精沖機形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。[〇〇57]如圖3所示，首先，用戶向精沖機輸入理想的位置信號r，然后，精沖機的滑塊根據(jù)輸入信號r進行移動，通過位置傳感器獲取到滑塊的實際的位置信號y，然后，通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對理想位置信號r和實際位置信號y進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到理想位置值和實際位置值，取兩者的差值的絕對值，即滑塊的位置偏差值e，最后，將位置偏差值e與一預設閾值e〇進行比較，根據(jù)比較結(jié)果選擇PID控制器或PI控制器對精沖機進行控制，PID控制器或PI控制器與精沖機形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，閉環(huán)控制系統(tǒng)(closed-loop control system)是指被控對象的輸出(被控制量)會反送回來影響控制器的輸入，形成一個或多個閉環(huán)。
[0058] PID(proport1n-1ntegral_derivative，比例-積分-導數(shù))控制器是一個在工業(yè)控制應用中常見的反饋回路部件，由比例單元P、積分單元I和微分單元D組成。PID控制的基礎是比例控制;積分控制可消除穩(wěn)態(tài)誤差;微分控制可加快大慣性系統(tǒng)響應速度以及減弱超調(diào)趨勢。PID控制器保證了系統(tǒng)的快速響應。PI (proport1nal integral controller，比例積分控制)控制器一種線性控制器，它根據(jù)給定值與實際輸出值構(gòu)成控制偏差，將偏差的比例(P)和積分(I)通過線性組合構(gòu)成控制量，對被控對象進行控制。PI控制器兼顧快速性的同時減小或者消除靜差，提高定位精度。PID控制器與PI控制器的協(xié)同控制實現(xiàn)了簡單可靠的控制結(jié)構(gòu)、快速響應、較小靜態(tài)誤差以及良好動態(tài)穩(wěn)定性。[〇〇59] PID控制器與PI控制器為并聯(lián)關系。
[0060]如圖4所示，本發(fā)明精沖機液壓伺服定位控制系統(tǒng)包括:[0061 ]輸入模塊1，用于分時分段控制輸入精沖機的滑塊的理想位置信號；
[0062]第一獲取模塊2,用于通過位置傳感器獲取滑塊的實際位置信號；[〇〇63]數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3,用于對理想位置信號和實際位置信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲取滑塊的位置偏差值，并將位置偏差值與一預設閾值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果選擇PID控制器或PI控制器對精沖機進彳丁控制；[〇〇64] PID控制器或PI控制器，用于對精沖機進行PID或PI控制；[〇〇65]其中，輸入模塊1的輸出端分別與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3的輸入端以及PID控制器或PI控制器的輸入端連接，精沖機的滑塊的實際位置信號通過第一獲取模塊2負反饋至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3的輸入端以及PID控制器或PI控制器的輸入端，PID控制器或PI控制器的輸出端經(jīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3與精沖機連接，整體形成控制精沖機的滑塊的實際位置信號的閉環(huán)控制系統(tǒng)。 [〇〇66]數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3包括:
[0067]第二獲取模塊31，用于對理想位置信號和實際位置信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲取滑塊的位置偏差值；
[0068]選擇模塊32,用于將位置偏差值與一預設閾值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果選擇PID控制器或PI控制器對精沖機進行控制，使得PID控制器或PI控制器與精沖機形成閉環(huán)控制系統(tǒng)；[〇〇69]其中，輸入模塊1的輸出端和第一獲取模塊2的輸出端分別與第二獲取模塊31的輸入端連接，第二獲取模塊31的輸出端與選擇模塊32的輸入端連接。
[0070]本發(fā)明的較佳的實施例中，選擇模塊32包括:[〇〇71]比較部件321，用于將位置偏差值與預設閾值進行比較；[〇〇72] PID控制部件322,用于當位置偏差值大于或等于預設閾值選擇PID控制器對精沖機進彳丁控制；
[0073] PI控制部件323,用于當位置偏差值小于預設閾值時選擇PI控制器對精沖機進行控制；
[0074]其中，比較部件321的輸入端與第二獲取模塊31的輸出端連接，比較部件321的輸出端分別與PID控制部件322、PI控制部件323的輸入端連接，PID控制器或PI控制器分別經(jīng) PID控制部件322、PI控制部件323與精沖機連接。[〇〇75] PID控制部件包括PID控制器和PID控制開關，PI控制部件包括PI控制器和PI控制開關，當比較部件確定位置偏差值大于或等于預設閾值時，PID控制開關打開，當比較部件確定位置偏差值小于預設閾值時，PI控制開關打開。[〇〇76]在本發(fā)明的一個具體的實施例中，如圖5所示，輸入的理想位置信號r為0.3m，實際位置信號y為〇.25m，獲取的位置偏差值e為0.05m，預設閾值eo為0.04m，位置偏差值e大于預設閾值eo，此時選擇PID控制器對精沖機進行控制，保證系統(tǒng)快速響應，提高效率。[〇〇77]在本發(fā)明的另一個具體的實施例中，輸入的理想位置信號r為0.3m，實際位置信號 y為0 ? 29m，獲取的位置偏差值e為0 ? 01m，預設閾值eo為0 ? 04m，位置偏差值e小于預設閾值eo， 此時選擇PI控制器對精沖機進行控制，提高定位精度，提升穩(wěn)定性。經(jīng)模擬分析結(jié)果表明系統(tǒng)的控制精度可達〇.01mm，說明該系統(tǒng)大大提尚了控制精度。
[0078]本發(fā)明的控制方法結(jié)構(gòu)簡單、成熟穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)快速響應與高精度的定位控制;快速精確定位，保證了模具保護可靠性，保證了精沖機動作連續(xù)性與可靠性;提高了生產(chǎn)率;易于實現(xiàn)自動化、智能化控制。[〇〇79]以上所述僅為本發(fā)明較佳的實施例，并非因此限制本發(fā)明的實施方式及保護范圍，對于本領域技術(shù)人員而言，應當能夠意識到凡運用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應當包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種精沖機液壓伺服定位控制方法，適用于精沖機，其特征在于，包括: 步驟SI，分時分段控制輸入精沖機的滑塊的理想位置信號； 步驟S2，精沖機的滑塊根據(jù)所述理想位置信號進行移動，通過位置傳感器獲取滑塊的實際位置信號； 步驟S3，對所述理想位置信號和所述實際位置信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲取滑塊的位置偏差值； 步驟S4，將所述位置偏差值與一預設閾值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果選擇PID控制器或PI控制器對精沖機進行控制，所述PID控制器或所述PI控制器與所述精沖機形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。2.如權(quán)利要求1所述的精沖機液壓伺服定位控制方法，其特征在于，所述步驟S3中，所述滑塊的位置偏差值為進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后的所述理想位置信號與所述實際位置信號之差的絕對值。3.如權(quán)利要求1所述的精沖機液壓伺服定位控制方法，其特征在于，所述步驟S4具體包括: 步驟S41，將所述位置偏差值與預設閾值進行比較: 若所述位置偏差值大于或等于所述預設閾值，則轉(zhuǎn)至步驟S42; 若所述位置偏差值小于所述預設閾值，則轉(zhuǎn)至步驟S43; 步驟S42，選擇PID控制器對所述精沖機進行控制，所述PID控制器與所述精沖機形成閉環(huán)控制系統(tǒng)； 步驟S43，選擇PI控制器對所述精沖機進行控制，所述PI控制器與所述精沖機形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。4.如權(quán)利要求1所述的精沖機液壓伺服定位控制方法，其特征在于，所述PID控制器與所述PI控制器為并聯(lián)關系。5.—種適用于上述權(quán)利要求1?4任一項所述的精沖機液壓伺服定位控制方法的精沖機液壓伺服定位控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 輸入模塊，用于分時分段控制輸入精沖機的滑塊的理想位置信號； 第一獲取模塊，用于通過位置傳感器獲取所述滑塊的實際位置信號； 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用于對所述理想位置信號和所述實際位置信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲取所述滑塊的位置偏差值，并將所述位置偏差值與一預設閾值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果選擇PID控制器或PI控制器對所述精沖機進行控制； PID控制器或PI控制器，用于對精沖機進行PID或PI控制； 其中，輸入模塊的輸出端分別與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的輸入端以及PID控制器或PI控制器的輸入端連接，精沖機的滑塊的實際位置信號通過第一獲取模塊負反饋至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的輸入端以及PID控制器或PI控制器的輸入端，PID控制器或PI控制器的輸出端經(jīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與精沖機連接，整體形成控制精沖機的滑塊的實際位置信號的閉環(huán)控制系統(tǒng)。6.如權(quán)利要求5所述的精沖機液壓伺服定位控制系統(tǒng)，其特征在于，所述滑塊的位置偏差值為進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后的所述理想位置信號與所述實際位置信號之差的絕對值。7.如權(quán)利要求5所述的精沖機液壓伺服定位控制系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括: 第二獲取模塊，用于對所述理想位置信號和所述實際位置信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲取所述滑塊的位置偏差值； 選擇模塊，用于將所述位置偏差值與一預設閾值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果選擇PID控制器或PI控制器對所述精沖機進行控制； 其中，輸入模塊的輸出端和第一獲取模塊的輸出端分別與第二獲取模塊的輸入端連接，第二獲取模塊的輸出端與選擇模塊的輸入端連接。8.如權(quán)利要求7所述的精沖機液壓伺服定位控制系統(tǒng)，其特征在于，所述選擇模塊包括: 比較部件，用于將所述位置偏差值與預設閾值進行比較； PID控制部件，用于當所述位置偏差值大于或等于所述預設閾值時選擇PID控制器對所述精沖機進彳TPID控制； PI控制部件，用于當所述位置偏差值小于所述預設閾值時選擇PI控制器對所述精沖機進txPl控制; 其中，比較部件的輸入端與第二獲取模塊的輸出端連接，比較部件的輸出端分別與PID控制部件、PI控制部件的輸入端連接，PID控制器或PI控制器分別經(jīng)PID控制部件、PI控制部件與精沖機連接。
【文檔編號】G05B19/414GK105955201SQ201610269990
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】劉艷雄, 李楊康, 華林, 毛華杰
【申請人】武漢理工大學