控制特性影响因素概述目前，国内投入使用的大吨位快锻液压机绝大多数都是从国外引进，几乎均为德国产品; 小吨位快锻液压机，则以国产设备为主，且基本都是采用阀控系统，很少采用泵控系统正弦泵控液压机蓄能器快锻回路具有易实现快速锻造、管道简单、节能显著、振动和冲击小等优点，在锻造行业是降低成本、提高效率的最佳方案之一

研究正弦泵控液压机蓄能器快锻回路控制特性的影响因素，不仅能为国内液压机阀控液压系统向泵控液压系统转化于推动正弦泵控液压控制系统在国内的使用，为国家节约大量的能源费用，提高锻压行业的能源利用率

主要参数对回路控制特性的影响为了进一步研究主要参数对0. 6 MN 正弦泵控蓄能器快锻回路控制特性的影响，分别对0. 6 MN 正弦泵控蓄能器快锻回路不同锻造频率、不同锻造行程和不同蓄能器充气压力3 种情况进行仿真和实验，仿真参数如表1 所示

绘制压机活动横梁的位移曲线、主缸和回程缸压力曲线，分析其对0. 6 MN 正弦泵控液压机蓄能器快锻回路控制特性的影响

1.实验系统1.1实验系统原理螺杆泵8 为两台径向柱塞泵13，14 供油，齿轮泵12 为两台径向柱塞泵提供控制油

压机快锻时，电磁换向阀22 左位得电，电磁换向阀23 不得电

表1 系统仿真参数参数名称数值主工作缸面积A1/m7.854 × 10回程缸面积A2/m3.18 × 10压机最大行程L /m0.25活动横梁质量m /kg200气体多变指数n1.4液压油弹性模量K /Pa7.8 × 10液压油密度ρ /(kg·m)850液压油动力粘度μ /(N·s·m)1.37 × 10能器24 导通，为蓄能器24 充液，达到要求压力后，电磁换向阀22 左位失电，右位得电，电磁换向阀23得电，蓄能器24 与压机21 的回程缸导通，这时，通过控制径向柱塞泵13 的流量，便可进行蓄能器快锻

压下时，油液从径向柱塞泵13 进入压机21的主工作缸，回程缸内的油液进入蓄能器24;回程时，径向柱塞泵13 从主工作缸吸油，蓄能器内的油液进入回程缸

表2 系统实验参数参数数值系统压力/MPa25工作缸直径/mm100回程缸直径/mm45最大出力/MN0. 61.2实验台及电控系统0.6 MN 快锻压机为典型的三梁四柱式预应力框架结构，由泵控和阀控两套传动系统组成，可同时开展正弦泵控理论和电液比例控制理论的研究，压机本体由上横梁、活动横梁、立柱、下横梁、主工作缸、回程缸6个部分组成

测控系统中央处理器选用美国NI 公司的CompactRIO 嵌入式控制器，包含实时控制器、可重新配置的FPGA芯片和可热插拔的工业I /O 模块，编程语言采用Labview

2.不同锻造频率蓄能器初始压力为18 MPa、蓄能器容积为10L、锻造行程为20 mm、锻造频率分别为0. 5，1和1. 5 Hz 时

可以看出: 当 PID参数不变、锻造频率为1 Hz 时，正弦泵控液压机蓄能器快锻回路位移曲线比较精确; 但当锻造频率降低时，位移曲线超调变大; 锻造频率增大时，位移曲线衰减量变大

同时，随着锻造频率增加，主缸和回程缸的压力波动较小

可通过适当提高锻造频率来提高锻造精度，但要控制在合理的范围内

3.不同锻造行程锻造频率为1 Hz、蓄能器初始压力为18 MPa、蓄能器容积为10 L、锻造行程分别为20 和40 mm 时的仿真曲线

可以看出:锻造行程20 mm 时，仿真位移曲线较精确，而实验位移曲线有衰减，回程缸实测压力曲线比仿真压力曲线波动明显变大; 锻造行程40 mm 时，仿真位移曲线和实测位移曲线均较精确，而主缸和回程缸实测压力曲线均比仿真曲线波动大，且比行程20 mm 时波动大

锻造行程减小时，锻造精度升高，系统压力波动变小; 锻造行程增大时，锻造精度降低，系统压力波动变大

可以通过减小锻造行程来提高锻造精度，减小回路压力波动

另外，可以看出，在锻造行程为 40 mm时，压机回程前，系统中产生了压力冲击，这是由于系统惯性较大，相位滞后较大，在压机回程过程中，给定位移信号与位移检测信号交叉时，给定位移信号与位移检测信号的差值由负变为正，此时变量径向柱塞泵由从主工作缸吸油改为向主工作缸压油，换向时，系统升压过快，产生了压力冲击

4.不同初始压力锻造频率为 1 Hz、锻造行程为 20 mm、蓄能器容积为 10 L、蓄能器初始压力分别为 15 和 18 MPa时的仿真与实验曲线

可以看出，满足压机回程压力的前提下，蓄能器的初始压力对回路跟踪给定位移曲线精度影响不大，均在 2 mm 范围内

蓄能器初始压力越大，系统阻尼比越小，无阻尼固有频率越大，蓄能器快锻回路的响应变快，可以通过提高蓄能器的初始压力来提高回路响应的快速性

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