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風電葉片液壓模具翻轉控制分析
郁蔚 2021/3/5 9:10:01
（接上頁）有桿腔，油缸進行回縮動作。翻轉油缸二、四、六對應的電磁閥線圈動作與原來相同，油缸缸桿伸長，帶動油缸一、三、五經(jīng)過奇異點。第二個階段為在第二個y奇異點與第一個x奇異點的翻轉油缸運動。第一個x奇異點經(jīng)過之后，油缸實施換向動作，經(jīng)過第二個y奇異點，PLC將ya一、ya七、ya三線圈的輸出信號進行關閉，接通ya十二、ya八、ya四。這時翻轉油缸二、四、六動作出現(xiàn)改變，液壓油液進入渠道從原無桿腔，換向利用電磁換向閥，變?yōu)檫M入渠道為有桿腔，伸長油缸動作變?yōu)榛乜s，翻轉油缸一、三、五對應的電磁閥線圈動作與原來相同，油缸缸桿進行回縮動作，帶動翻轉油缸二、三、六經(jīng)過奇異點。第三個階段為翻轉油缸經(jīng)第二個y奇異點后，ps面模具開模。該時期模具從原本是阻力的自身重量變成動力，油缸均實施回縮動作，具有一定壓力：確保PS面模具下落速度平緩[4]。
圖2 電磁換向閥
仿真電氣環(huán)節(jié)和綜合液壓，當翻轉角度為零度時，穩(wěn)態(tài)誤差小，無超調(diào)，響應時間在一秒左右。隨著翻轉角度的逐漸增加，消除角度誤差的能力也在逐漸降低，穩(wěn)態(tài)誤差加大，響應速度變慢。基于翻轉速度不變的狀況下，翻轉架在不同時間里的旋轉角度也不相同，因此在PID參數(shù)相同的情況下，如翻轉機架位置和工作狀況出現(xiàn)變化，短時間內(nèi)模具難以滿足工作需要，還會造成停工。因為系統(tǒng)會被負載等因素所影響，因此在某些時間段中，會導致系統(tǒng)工作發(fā)揮不出好的效果。因此，現(xiàn)下使用的液壓翻轉模具不管怎么樣對PID參數(shù)進行調(diào)節(jié)，每個時間點均會出現(xiàn)一定程度的位置誤差，不管誤差的范圍是否在要求之內(nèi)，均會進行自我調(diào)節(jié)，這種情況會導致調(diào)節(jié)現(xiàn)象會頻繁出現(xiàn)在翻轉過程中，導致廠家在使用模具時反映輕微顫抖現(xiàn)象出現(xiàn)在整個運動過程中。出現(xiàn)抖動的原因主要是因為系統(tǒng)液壓壓力造成沖擊產(chǎn)生，從本質(zhì)上來說包括2點：①電磁閥組通斷邏輯發(fā)生變化；②當翻轉機構的翻轉重心和負載超過了旋轉中心，負載重力就會發(fā)生變化，從翻轉阻力變?yōu)榉D動力，油缸從伸長轉變?yōu)榛乜s時，液壓系統(tǒng)會被巨大的外界壓力產(chǎn)生沖擊，致使系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重抖動。要想消除抖動，需要降低外界對其的壓力沖擊，因此將比例壓力閥cs加入控制系統(tǒng)中，可有效調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，使其能夠保持平穩(wěn)運行。抖動的消除顯著改善了翻轉系統(tǒng)正常工作中的平穩(wěn)性，在系統(tǒng)設計方面具有重大意義。
獨立、分開控制翻轉過程的三個階段，每個階段的控制對象都設定為液壓缸a和b的伸長回縮量的總和。等流量伸出量為液壓缸縮回量等效、傳感器檢測液壓缸行程。翻轉架進行的每一次活動都與一組行程數(shù)據(jù)對應，對其發(fā)展至非線性環(huán)節(jié)的情況進行有效避免，而且通過模糊-PID復合控制器控制翻轉機架的活動過程，因為存在的控制死區(qū)，在誤差不明顯時沒有出現(xiàn)動作。有效對頻繁調(diào)節(jié)現(xiàn)象進行改善[5]。
翻轉架在零0°、30°、70°時，誤差階躍響應均不存在超調(diào)，響應速度高達0.45s，要求得到滿足，角度位置不會對系統(tǒng)的品質(zhì)產(chǎn)生影響。由于角度不同出現(xiàn)的變化是因為不同時刻，形成誤差想角度誤差的轉化系數(shù)也不相同。因此，可有效改善控制系統(tǒng)中的響應特性。基于翻轉過程的特點，對其實施分段控制。整個階段內(nèi)所有時刻的翻轉支架液壓缸行程與勻速翻轉要求的理想行程幾乎全部對應，這說明控制系統(tǒng)可對翻轉架的勻速翻轉進行實現(xiàn)。
3 效果分析
實際翻轉中模糊-PID復合控制控制系統(tǒng)可對各翻轉機架角度誤差進行控制，對之前大型風電葉片模具翻轉過程中角度誤差明顯的問題進行有效解決。另外因為各翻轉機架回路系統(tǒng)中電磁溢流閥y一、y二、y三的增加，翻轉油缸經(jīng)過xy奇異點時，可對換向產(chǎn)生的沖擊進行緩解，確保模具翻轉過程中的無抖動、速度平穩(wěn)。翻轉油缸進油口和出油口全部增加雙向平衡閥，中斷系統(tǒng)操作，如果翻轉過程中出現(xiàn)意外情況，具自主降低。該系統(tǒng)具有自動停機報警功能，但電氣控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，或者液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障，造成各翻轉機架誤差變大難以進行自動補償追趕時，該功能就會啟動，防止由于故障發(fā)生導致模具應力受損等嚴重事故[6]。
4 結束語
在風電模具翻轉液壓系統(tǒng)中應用模糊-PID復合控制器和變頻調(diào)速技術，可對液壓多架翻轉系統(tǒng)不平穩(wěn)轉動難題進行有效解決，另外還顯著降低同步誤差，將其控制在零點二度以內(nèi)。模糊-PID復合控制器和變頻調(diào)速技術在國內(nèi)已經(jīng)開始應用，根據(jù)應用企業(yè)的使用效果，可看到葉片生產(chǎn)質(zhì)量得到顯著提升，同時還提升了模具的使用期限，對風電模具翻轉液壓系統(tǒng)中應用模糊-PID復合控制器和變頻調(diào)速技術進行研究探討具有重要的實際應用價值和理論意義。
參考文獻
[1] 石鵬飛.大型風電葉片模具翻轉系統(tǒng)設計研究[J].機械（未完，下一頁）
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