用于液压机活动梁与调平系统柔性对接的控制系统与方法

摘要

本发明涉及一种用于液压机活动梁与调平系统柔性对接的控制系统与方法。对调平缸的比例伺服阀输入差值相同的指令信号控制调平缸循环下落并采集调平缸位移、无杆腔压力，并记录对应的指令信号；采用神经网络算法对采集的数据进行模型辨识，得到调平缸控制阀阀口流量模型，并计算得到各调平缸速度阀口前馈值；接着，实时采集活动梁及四个调平缸的位置信息，依据位移差计算各调平缸控制阀阀口开度，同时四个调平缸的位移偏差补偿模块对各缸控制阀阀口进行调整补偿；对接后，利用滑模控制器对四个调平缸无杆腔进行压力跟踪控制。本发明采用主缸与调平系统协调控制及四缸协调控制方法，能实现活动梁与液压调平系统的柔性对接，具有较强的工程适应性。

权利要求

1.一种用于液压机活动梁与调平系统柔性对接的控制系统的控制方法，其特征在于，包括控制器、调平缸控制阀、调平缸、压力传感器、位移传感器、主缸控制阀、主缸、活动梁，主缸控制阀包括主缸上腔控制阀与主缸下腔控制阀；

所述压力传感器用于检测调平缸的压力信号，并传输给控制器；

所述位移传感器用于检测主缸、调平缸的位移信号，并传输给控制器；

所述活动梁上设有所述主缸；

所述控制器包括阀口前馈模块、位移差计算模块、位移闭环控制模块、位移偏差补偿模块以及检测与判断模块；控制器根据调平缸的压力信号与位移信号、主缸的位移信号，输出电压信号给主缸控制阀、调平控制阀，以分别控制主缸、调平缸，进而控制活动梁与调平缸的柔性对接；

首先，对调平缸控制阀输入等差恒值的指令信号控制调平缸下落，并采集调平缸位移、调平缸无杆腔压力和对应的指令信号；其次，采用神经网络算法对采集的数据进行模型辨识，得到调平缸控制阀阀口流量模型，根据阀口流量模型计算与活动梁速度相匹配的调平缸速度阀口前馈值；接着，实时采集活动梁及四个调平缸的位置信息，依据活动梁与调平缸的位移差，实时算得各调平缸控制阀阀口开度，同时位移偏差补偿模块对各调平缸控制阀阀口进行调整补偿；保证对接时，四个调平缸速度与活动梁速度相近；并且对接后，利用滑膜控制器对四个调平缸无杆腔进行压力跟踪控制，使调平缸无杆腔压力快速平稳增多以支撑起活动梁重力；

该方法在整个对接过程的控制步骤如下：步骤一、划分一组调平缸控制阀等间距恒定负开口指令信号，在每一个指令信号下，调平缸从最高位匀速下落，在此过程中采集调平缸无杆腔稳态压力pi、调平缸位移si；

步骤二、将所采集调平缸无杆腔稳态压力pi、调平缸位移si和调平缸控制阀的指令信号ui上传到计算机，并对调平缸的位移si进行微分处理得到调平缸的下降速度vi；通过公式Qi＝A1vi计算得到阀口流量Qi，并通过BP神经网络辨识得到调平缸无杆腔稳态压力pi、调平缸控制阀的指令信号ui和阀口流量Qi三者函数映射关系Qi＝f(ui,pi)，即是调平缸控制阀阀口流量模型；

步骤三、以活动梁在对接段的速度vz为参考，计算各调平缸伸出杆在此速度下的调平缸无杆腔流量Q＝A1vz；其次，计算活动梁上腔连接pa恒定压力时下腔的压力pb＝pa·A2/A1；最后，将调平缸无杆腔流量Q及pb带入上述阀口流量模型反算得到与活动梁下落速度相匹配的调平缸控制阀阀口开度前馈ufi；

步骤四、设定活动梁到达位置sz0时四个调平缸预加速开始，同时实时采集四个调平缸在下落过程中的位置信息si(i＝1,2,3,4)，四缸控制阀口开度信号按照公式ui＝ufi‑k1(sz0‑si)给定，调平缸阀口开度从0开始增大，当活动梁位置sz与调平缸位置si之差为0时，四缸阀口给定为ufi；

步骤五、调平缸预加速过程中实时采集四个调平缸在下落过程中的位移si(i＝1,2,3,

4)，并判断出四缸中的最高缸，则各缸位移目标为 (上标1表示第一次工作循环)，算得的四缸同步调整量Δli(i＝1,2,3,4)加到调平缸控制阀阀口开度信号ui上；

步骤六、当四缸的压力突变都超过设定值ps时，表明活动梁与由四个调平缸组成的调平系统实现对接，随后，四个调平缸无杆腔进行压力跟踪控制，使前期目标缓慢上升，有利于调平缸无杆腔压力稳定，当调平缸无杆腔压力上升到设定值时，活动梁与调平系统柔性对接完成；

步骤七、依次记录下四个调平缸无杆腔压力上升到ps时的时间ti(i＝1,2,3,4)，活动梁与各调平缸撞击的位移差可计算得Δsi＝vz·(tfirst‑ti)，tfirst是最高缸的对接时间，最后将该位移差加到各调平缸的给定目标上，即 上标n表示第n次工作循环，第n+1次工作循环以 为各调平缸的目标给定，且每次工作循环后都对下一次工作循环的各调平缸的目标给定进行步骤七调整。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述控制器先将活动梁压制速度代入阀口前馈模块计算得对接时调平缸控制阀的阀口开度，然后位移差计算模块检测活动梁及调平缸位移差并计算阀口补偿值，同时以检测与判断模块给出的最高缸为目标，用位移闭环控制模块对调平缸的位置进行控制，最后用位移偏差补偿模块对最高缸目标进行修正，以适应对接时活动梁四角初始位移偏差。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述位移偏差补偿模块，首先以四个调平缸中最高缸为目标，闭环控制其他三个调平缸跟踪最高缸，然后用每次工作循环中活动梁与由四个调平缸组成的调平系统的碰撞时间差计算得到其他三个调平缸相对于最高缸的位移偏差补偿量，再将各补偿量加到各调平缸目标给定上，作为下一循环的目标给定。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述调平缸控制阀阀口流量模型的具体辨识方法如下：在同一组等差恒值阀口开度信号下，采集各调平缸的位移及无杆腔稳定压力，并记录对应的阀口开度信号，用BP神经网络算法辨识四个调平缸控制阀阀口流量模型，其中BP神经网络是基于全局误差的，且隐含层神经元个数为3。

5.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述位移偏差补偿模块的目标值为：sdi＝sfirst+vz(tfirst‑ti)·ε式中：sfirst为这次工作循环中最高缸位移；vz为活动梁压制速度；tfirst上一次工作循环中最高缸与活动梁对接的时间；ε为调整系数，用于调节位移偏差补偿量的大小；sdi为当前工作循环的目标给定。

6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，调平缸预加速阶段调平缸控制阀的阀口开度信号给定，是由活动梁位移与调平缸位移之差控制；随着活动梁与调平系统位移之差变小，调平缸控制阀的阀口慢慢开大，直到二者位移之差为零时，调平缸控制阀阀口达到前馈值uf，使得活动梁位置、速度与调平系统位置、速度相匹配，最终实现二者的柔性碰撞。

7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，当判断完成对接后，利用滑模控制器对调平缸进行压力跟踪控制，使得在活动梁重力及主缸压制力驱动下调平缸的无杆腔压力在下落过程中快速平稳地增大，直到调平缸无杆腔压力上升到足以支撑活动梁重量；其中，滑模控制器如下式所示：

式中：

V＝‑η·sgn(s)

其中，α(x)为调平系统系数相，β(x)为与输入相关的系数相，V为等速趋近率，s为滑模面，y为实际输出压力，yd为期望输出压力。

8.根据权利要求7所述方法，其特征在于，滑模控制器的压力跟踪控制目标给定为p＝ps2

+k2t。

说明书

用于液压机活动梁与调平系统柔性对接的控制系统与方法

技术领域

[0001] 本发明涉及液压机技术领域，尤其涉及一种用于液压机活动梁与调平系统柔性对接的控制系统与方法。

背景技术

[0002] 液压机是运用帕斯卡原理，以液体作为工作介质，采用静压力传递动力进行工作，使活动梁上下运动的机器。液压机作为制造加工业中重要的大型设备，其为大型零件的成
型提供了至关重要的作用。为获得成型质量好、加工精度高的产品，高性能液压机应具有压
制周期短、活动梁控制精度高、液压系统运行平稳等优点。现阶段，大吨位液压机多采用三
梁四柱框架式结构，中间的活动梁在上下梁及四根柱子构成的封闭框架中上下运动，并由
装在四根柱子上的导轨进行导向。然而常因受力中心与施力中心不在同一条线上造成活动
梁受到偏载力矩，降低压制件成型质量的同时引起机械磨损，长期将降低压机使用寿命。例
如在复合材料压机中模具异形容腔和胚料受热不均造成上下模具高精度水平合模困难，降
低压制成型精度和增大压机机械磨损。为提高压机的使用寿命、提高模压件的成型质量，常
给液压机配备液压调平系统。

[0003] 该调平系统为最为常用的被动式调平系统，由四个尺寸相同的短行程大直径液压缸构成并安装在下梁的四角，正好与活动梁四角一一对应。当活动梁高速下落到一定位置
后与四个在等待位闭环控制的调平缸实现对接，随即调平缸无杆腔进行PID压力闭环控制，
之后四缸调平系统在主缸的驱动下向下运动，在此过程中，调平缸实时对活动梁水平度进
行调节控制，直到上下模具最终实现合模。在现有专利中，涉及活动梁与四缸调平系统的对
接控制策略还存在以下不足：

[0004] (1)活动梁与四缸调平系统对接速度无法有效匹配。即由于活动梁惯性较大，二者以较大的速度差进行碰撞对接时会造成四个调平缸无杆腔压力冲击较大，引起机械振动和
噪音，长时间高频率的压力冲击将极大缩短压机及关键液压阀件的使用寿命；此外，在刚性
碰撞瞬间，活动梁受到调平缸施加给活动梁向上的突变阻力，使得活动梁在对接点出现速
度的突变甚至停顿，不利于后续的胚料压制和调平控制，最终将影响产品的成型精度。

[0005] (2)调平系统无法与活动梁对接时四角初始水平偏差相适应。即在对接前，调平系统的四个调平缸在等待位进行位置闭环控制时，可以保证其具有一定的水平精度，但活动
梁在下落过程中，由于摩擦力、重心偏置等因素的影响，使得活动梁在对接时存在一定的初
始水平偏差，当对接时活动梁依次与四个调平缸发生刚性碰撞，引起调平系统初始调平误
差，不利于后续的四缸同步控制。

[0006] (3)活动梁与调平缸刚性碰撞后调平缸无杆腔压力PID控制抗干扰能力差，调节时间长。活动梁与调平缸对接后，调平缸无杆腔压力突增并发生抖动，为了使调平缸紧贴活动
梁及稳定压力，对调平缸无杆腔使用PID压力控制，然而PID控制调节时间长，对耦合干扰敏
感，稳定压力的效果有限，不利于后续四缸的调平控制。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于提供一种用于液压机活动梁与调平系统柔性对接的控制系统与方法，

[0008] 为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种用于液压机活动梁与调平系统柔性对接的控制系统，包括控制器、调平缸控制阀、调平缸、压力传感器、位移传感器、主缸控制
阀、主缸、活动梁，主缸控制阀包括主缸上腔控制阀与主缸下腔控制阀；

[0009] 所述压力传感器用于检测调平缸的压力信号，并传输给控制器；

[0010] 所述位移传感器用于检测主缸、调平缸的位移信号，并传输给控制器；

[0011] 所述活动梁上设有所述主缸；

[0012] 所述控制器包括阀口前馈模块、位移差计算模块、位移闭环控制模块、位移偏差补偿模块以及检测与判断模块；控制器根据调平缸的压力信号与位移信号、主缸的位移信号，
输出电压信号给主缸控制阀、调平控制阀，以分别控制主缸、调平缸，进而控制活动梁与调
平缸的柔性对接。

[0013] 在本发明一实施例中，所述控制器先将活动梁压制速度代入阀口前馈模块计算得对接时调平缸控制阀的阀口开度，然后位移差计算模块检测活动梁及调平缸位移差并计算
阀口补偿值，同时以检测与判断模块给出的最高缸为目标，用位移闭环控制模块对调平缸
的位置进行控制，最后用位移偏差补偿模块对最高缸目标进行修正，以适应对接时活动梁
四角初始位移偏差。

[0014] 本发明还提供了一种基于上述所述的用于液压机活动梁与调平系统柔性对接控制系统的控制方法，首先，对调平缸控制阀输入等差恒值的指令信号控制调平缸下落，并采
集调平缸位移、调平缸无杆腔压力和对应的指令信号；其次，采用神经网络算法对采集的数
据进行模型辨识，得到调平缸控制阀阀口流量模型，根据阀口流量模型计算与活动梁速度
相匹配的调平缸速度阀口前馈值；接着，实时采集活动梁及四个调平缸的位置信息，依据活
动梁与调平缸的位移差，实时算得各调平缸控制阀阀口开度，同时位移偏差补偿模块对各
调平缸控制阀阀口进行调整补偿；保证对接时，四个调平缸速度与活动梁速度相近；并且对
接后，利用滑膜控制器对四个调平缸无杆腔进行压力跟踪控制，使调平缸无杆腔压力快速
平稳增多以支撑起活动梁重力。

[0015] 在本发明一实施例中，所述位移偏差补偿模块，首先以四个调平缸中最高缸为目标，闭环控制其他三个调平缸跟踪最高缸，然后用每次工作循环中活动梁与由四个调平缸
组成的调平系统的碰撞时间差计算得到其他三个调平缸相对于最高缸的位移偏差补偿量，
再将各补偿量加到各调平缸目标给定上，作为下一循环的目标给定。

[0016] 在本发明一实施例中，该方法在整个对接过程的控制步骤如下：

[0017] 步骤一、划分一组调平缸控制阀等间距恒定负开口指令信号，在每一个指令信号下，调平缸从最高位匀速下落，在此过程中采集调平缸无杆腔稳态压力pi、调平缸位移si；

[0018] 步骤二、将所采集调平缸无杆腔稳态压力pi、调平缸位移si和调平缸控制阀的指令信号ui上传到计算机，并对调平缸的位移si进行微分处理得到调平缸的下降速度vi；通过公
式Qi＝A1vi计算得到阀口流量Qi，并通过BP神经网络辨识得到调平缸无杆腔稳态压力pi、调
平缸控制阀的指令信号ui和阀口流量Qi三者函数映射关系Qi＝f(ui,pi)，即是调平缸控制阀
阀口流量模型；

[0019] 步骤三、以活动梁在对接段的速度vz为参考，计算各调平缸伸出杆在此速度下的调平缸无杆腔流量Q＝A1vz；其次，计算活动梁上腔连接pa恒定压力时下腔的压力pb＝pa·
A2/A1；最后，将调平缸无杆腔流量Q及pb带入上述阀口流量模型反算得到与活动梁下落速度
相匹配的调平缸控制阀阀口开度前馈ufi；

[0020] 步骤四、设定活动梁到达位置sz0时四个调平缸预加速开始，同时实时采集四个调平缸在下落过程中的位置信息si(i＝1,2,3,4)，四缸控制阀口开度信号按照公式ui＝ufi‑k1
(sz0‑si)给定，调平缸阀口开度从0开始增大，当活动梁位置sz与调平缸位置si之差为0时，四
缸阀口给定为ufi；

[0021] 步骤五、调平缸预加速过程中实时采集四个调平缸在下落过程中的位移si(i＝1,2,3,4)，并判断出四缸中的最高缸，则各缸位移目标为 (上标1表示第一次工作循
环)，算得的四缸同步调整量Δli(i＝1,2,3,4)加到调平缸控制阀阀口开度信号ui上；

[0022] 步骤六、当四缸的压力突变都超过设定值ps时，表明活动梁与由四个调平缸组成的调平系统实现对接，随后，四个调平缸无杆腔进行压力跟踪控制，使前期目标缓慢上升，
有利于调平缸无杆腔压力稳定，当调平缸无杆腔压力上升到设定值时，活动梁与调平系统
柔性对接完成；

[0023] 步骤七、依次记录下四个调平缸无杆腔压力上升到ps时的时间ti(i＝1,2,3,4)，活动梁与各调平缸撞击的位移差可计算得Δsi＝vz·(tfirst‑ti)，tfirst是最高缸的对接时间，
最后将该位移差加到各调平缸的给定目标上，即 (上标n表示第n次工作循
环)，第n+1次工作循环以 为各调平缸的目标给定，且每次工作循环后都对下一次工作循
环的各调平缸的目标给定进行步骤七调整。

[0024] 在本发明一实施例中，所述调平缸控制阀阀口流量模型的具体辨识方法如下：在同一组等差恒值阀口开度信号下，采集各调平缸的位移及无杆腔稳定压力，并记录对应的
阀口开度信号，用BP神经网络算法辨识四个调平缸控制阀阀口流量模型，其中BP神经网络
是基于全局误差的，且隐含层神经元个数为3。

[0025] 在本发明一实施例中，所述位移偏差补偿模块的目标值为：

[0026] sdi＝sfirst+vz(tfirst‑ti)·ε

[0027] 式中：sfirst为这次工作循环中最高缸位移；vz为活动梁压制速度；tfirst上一次工作循环中最高缸与活动梁对接的时间；ε为调整系数，用于调节位移偏差补偿量的大小；sdi为
当前工作循环的目标给定。

[0028] 在本发明一实施例中，调平缸预加速阶段调平缸控制阀的阀口开度信号给定，是由活动梁位移与调平缸位移之差控制；随着活动梁与调平系统位移之差变小，调平缸控制
阀的阀口慢慢开大，直到二者位移之差为零时，调平缸控制阀阀口达到前馈值uf，使得活动
梁位置、速度与调平系统位置、速度相匹配，最终实现二者的柔性碰撞。

[0029] 在本发明一实施例中，当判断完成对接后，利用滑模控制器对调平缸进行压力跟踪控制，使得在活动梁重力及主缸压制力驱动下调平缸的无杆腔压力在下落过程中快速平
稳地增大，直到调平缸无杆腔压力上升到足以支撑活动梁重量；其中，滑模控制器如下式所
示：

[0030]

[0031] 式中：

[0032]

[0033]

[0034] V＝‑η·sgn(s)

[0035]

[0036] 其中，α(x)为调平系统系数相，β(x)为与输入相关的系数相，V为等速趋近率，s为滑模面，y为实际输出压力，yd为期望输出压力。

[0037] 在本发明一实施例中，滑模控制器的压力跟踪控制目标给定为p＝ps+k2t2。

[0038] 相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

[0039] (1)通过活动梁与调平缸位移差来控制调平缸控制阀阀口开度，使对接时调平缸控制阀阀口开度正好为前馈值，实现无压力冲击的对接。该控制策略是以活动梁与调平缸
位移差为输入，开环控制调平缸控制阀阀口开度，当位移差为零时，阀口开度为前述计算的
前馈值。该控制策略有效减小了活动梁与调平系统刚性碰撞时的压力冲击，降低了压机的
噪声和振动，减缓液压元器件的疲劳磨损；同时，活动梁在对接时受到的突变阻力也将大幅
度减小，活动梁运动更加平稳，极大地提高了系统的控制精确性与稳定性，提高了产品的成
型质量。

[0040] (2)通过检测压机上一工作循环的对接时间来调整当前工作循环的调平缸欲加速位移目标给定，以解决对接前活动梁四角的初始水平偏差。即通过检测调平缸无杆腔压力
是否上升到设定值，来判断活动梁与调平缸是否对接，并记录下各缸与活动梁对接时间，由
此计算出活动梁四角的初始水平偏差，再将各缸的偏差值乘以调整系数后作为下一工作循
环调平缸位移给定的调整量，以适应活动梁四角的初始水平偏差，提高活动梁与四缸对接
时的同步性和工程应用适应性。

[0041] (3)通过滑模控制器对调平缸无杆腔压力跟踪控制，提高了压力控制的快速性和鲁棒性。利用滑模控制器对柔性对接后的四调平缸无杆腔压力跟踪控制，使得四缸压力平
稳快速上升，实现活动梁从主缸有杆腔受力支撑到调平系统受力支撑的平稳过渡；同时对
接后由活动梁与调平系统构成的组合式液压控制系统具有强耦合关系，四缸采用滑模控制
能在一定程度上抵消耦合干扰力对压力控制的影响，提高了组合式液压控制系统稳定性。

附图说明

[0042] 图1是一种用于液压机活动梁与调平系统柔性对接的控制系统示意图：

[0043] 图2是一种用于液压机活动梁与调平系统柔性对接的控制策略逻辑决策图：

[0044] 图中：1A与1B、主缸，2、活动梁，3、活动梁位移传感器，4、调平缸位移传感器，5、溢流阀，6、调平缸，7、低压源，8、压力传感器，9、调平缸控制阀，10、控制策略模块，11、主缸上
腔控制阀，12、主缸下腔控制阀，10A、阀口前馈模块，10B、位移差计算模块，10C、位移闭环控
制模块，10D、位移偏差补偿模块，10E、检测与判断模块。

具体实施方式

[0045] 下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

[0046] 应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常
理解的相同含义。

[0047] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式
也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包
括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0048] 图1示意性地表示了本发明实施方案的控制系统组成。

[0049] 在本实施例中，表征了一种用于液压机活动梁与调平缸柔性对接系统，包括了两个并联的主缸1A与1B，活动梁2，位移传感器3、4，溢流阀5，调平缸6，恒压源7，压力传感器8，
调平缸控制阀9，控制单元10，主缸上腔控制阀11以及主缸下腔控制阀12。

[0050] 其中，活动梁与主缸刚性连接，在压制过程中主缸上下腔控制阀对主缸速度进行闭环控制，保持对接前后速度的稳定；活动梁的位移传感器刚性装在活动梁的一侧，用于检
测活动梁下落的位移；位移传感器4，溢流阀5，调平缸6，恒压源7，压力传感器8以及控制阀9
构成了单个调平缸主要执行和检测装置；位移传感器4与调平缸6伸出杆刚性连接，用于检
测调平缸6的位移；压力传感器8安装在与调平缸无杆腔连接的阀块上，用于检测调平缸无
杆腔的压力值；调平缸有杆腔始终与一个恒压油源7相连，使得调平缸无杆腔有一定的背
压，调平缸上升时有杆腔通过溢流阀5回油；调平缸6无杆腔与控制阀9的A口相连，通过调节
控制阀9的阀口开度大小来控制调平缸位置和压力，实现与活动梁的柔性对接；控制单元10
包括阀口前馈模块10A，位移差计算模块10B，位移闭环控制模块10C，位移偏差补偿模块10D
以及最高缸与检测与判断模块10E，控制单元10通过实时快速采集四缸及主缸的位置信号
和四缸无杆腔压力值，计算四缸的控制阀阀口开度。主缸1A的上腔与主缸1B的上腔通过管
路相连，主缸1A的下腔与主缸1B的下腔通过管路相连，主缸上腔控制阀11、主缸下腔控制阀
12分别与主缸1A及1B的上腔与下腔相连，共同控制活动梁的运动。

[0051] 图2示意性地表示了本发明实施方案的控制策略的控制策略逻辑决策图。

[0052] 在本实施例中，在活动梁与调平缸整个对接工作过程中，控制策略的控制步骤如下：

[0053] 步骤一、划分一组调平缸控制阀等间距恒定负开口指令信号，在每一个指令信号下，调平缸从最高位匀速下落，在此过程中采集调平缸无杆腔稳态压力pi、调平缸位移si；

[0054] 步骤二、将所采集调平缸无杆腔稳态压力pi、调平缸位移si和调平缸控制阀的指令信号ui上传到计算机，并对调平缸的位移si进行微分处理得到调平缸的下降速度vi；通过公
式Qi＝A1vi计算得到阀口流量Qi，并通过BP神经网络辨识得到调平缸无杆腔稳态压力pi、调
平缸控制阀的指令信号ui和阀口流量Qi三者函数映射关系Qi＝f(ui,pi)，即是调平缸控制阀
阀口流量模型；

[0055] 步骤三、以活动梁在对接段的速度vz为参考，计算各调平缸伸出杆在此速度下的无杆腔流量Q＝A1vz；其次，计算活动梁上腔连接pa恒定压力时下腔的压力pb＝pa·A2/A1；最
后，将无杆腔流量Q及pb带入上述阀口流量模型反算得到与活动梁下落速度相匹配的调平
缸控制阀阀口开度前馈ufi。

[0056] 步骤四、设定活动梁到达位置sz0时四个调平缸预加速开始，同时实时采集四个调平缸在下落过程中的位置信息si(i＝1,2,3,4)，四缸控制阀口开度信号按照公式ui＝ufi‑k1
(sz0‑si)给定，调平缸阀口开度从0开始增大，当活动梁位置sz与调平缸位置si之差为0时，四
缸阀口给定为ufi。

[0057] 步骤五、调平缸预加速过程中实时采集四个调平缸在下落过程中的位移si(i＝1,2,3,4)，并判断出四缸中的最高缸，则各缸位移目标为 算得的四缸同步调整量Δli
(i＝1,2,3,4)加到调平缸控制阀阀口开度信号ui上；

[0058] 步骤六、当四缸的压力突变都超过设定值ps时，表明活动梁与调平系统实现对接，随后，利用设计的滑模控制器四个调平缸无杆腔进行压力跟踪控制，压力目标给定为p＝ps
2
+k2t ，前期目标缓慢上升，有利于无杆腔压力稳定，当调平缸无杆腔压力上升到设定值时，
活动梁与调平系统柔性对接完成。

[0059] 其中，滑模控制器如下式所示：

[0060]

[0061] 式中：

[0062]

[0063]

[0064] V＝‑η·sgn(s)

[0065]

[0066] 其中，α(x)为调平缸系统系数相，β(x)为与输入相关的系数相，V为等速趋近率，s为滑模面，y为实际输出压力，yd为期望输出压力。

[0067] 步骤七、由检测与判断模块10E依次记录下四调平缸无杆腔压力上升到ps时的时间ti(i＝1,2,3,4)，并判断最先碰撞的那个调平缸的时间tfirst，则活动梁相对与四缸的初
始位移差由位移偏差补偿模块10D可计算为Δsi＝vz·(tfirst‑ti)，最后将该位移差加到各
缸的位移目标上，即 第n+1次工作循环以 为各缸的目标给定由位移闭环
控制模块10C进行PID闭环控制，且每次工作循环都对各缸的目标给定进行上述调整，以适
应压机工况的变化。

[0068] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等
效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所
作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。