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专利号: 2019102432572
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本上无切削的金属机械加工;金属冲压
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种模型与数据耦合驱动的弯曲回弹补偿方法,其特征在于:其包括以下步骤:步骤S1:设置目标回弹后弯曲角α0,上一次成形回弹后弯曲角为αi-1,上一次成形角度偏差为ei-1,i=1,2,3,…,n,角度偏差的计算公式为:ei-1=α0-αi-1

预设一个Kc的最小经验数值Kc0,经过一次弯曲试压,得到初始数据(h1,α1),建立弯曲行程h与回弹后弯曲角α的一次函数关系模型:α=Kbh+b

对上述一次函数关系模型进行一次泰勒展得当前i次成形偏差与弯曲行程增量关系:其中, 为当前i次成形的弯曲行程增量,Kc和Kb是理论上相乘等于1的两个参数,Kc是待求值、Kc0是假设的初始经验值、KcR是精确求出的值、p是英文单词塑性的首字母简写、是第i次塑性回弹后弯曲角偏差值,则当前第i次成形的塑性弯曲行程 为:

式中, 为第i-1次塑性弯曲行程;

对公式 进行Z变换得代数方程:

利用经验参数Kc0=0.2结合第一组试压数据(h1,α1),带入代数方程 进而得到三组试压数据(h2,α2)、(h3,α3)、(h4,α4),由前面预设的回弹后的弯曲角与弯曲行程成一次函数,则利用最小二乘法拟合回弹后弯曲角与弯曲行程一次函数:式中, 分别为弯曲行程均值、回弹后弯曲角均值,hi,αi分别为第i次弯曲行程、回弹后弯曲角,m为数据弯曲加工的次数,求得Kb值:对基于控制系统的稳定性建立回弹后弯曲角随成形次数变化模型的四种稳定模型进行分析得到最终回弹后弯曲角随成型次数变化的稳定模型:带入Kb值,求得Kc的真实值KcR;

步骤S2:将真实值KcR带入代数方程 再得出两组精确控制弯曲加工数据(h5,α5)、(h6,α6),利用这两组数据对回弹后弯曲角α4进行进一步回弹优化控制。

2.根据权利要求1所述的模型与数据耦合驱动的弯曲回弹补偿方法,其特征在于:所述步骤S2中当测量αi满足条件|αi-α0|≤ε,结束弯曲回弹控制,式中参数值ε为目标弯曲角误差阈值。

3.根据权利要求1所述的模型与数据耦合驱动的弯曲回弹补偿方法,其特征在于:所述步骤S1中,为了消除同一批板材不同方向,不同位置处材料性能带来的干扰,保证系统的稳定性要求,控制器中参数Kc的选取需要参考参数Kb。

4.根据权利要求1所述的模型与数据耦合驱动的弯曲回弹补偿方法,其特征在于:所述步骤S1中,对于自由弯曲工艺而言,进行一次成形,获得成形偏差,并利用成形偏差修正在线工艺参数。

5.根据权利要求1所述的模型与数据耦合驱动的弯曲回弹补偿方法,其特征在于:所述步骤S1中的前五个公式构成离散控制系统,对上述差分方程进行Z变换,获得离散系统传递函数,利用传递对系统的稳定性进行分析,对公式ei-1=α0-αi-1、公式 和公式变换后的传递函数分别为:e(z)=(α0(z)-α(z))z-1

Δhp(z)=Kce(z)

hp(z)=Δhp(z)+hp(z)z-1弯曲行程与行程增量构成积分环节,其传递函数为:α(z)=Kbhp(z)

将上述五个传递函数公式进行整理可以得到系统的回弹闭环反馈控制的传递函数为:其中系统的特征方程为:

z-1+KcKb=0

根据公式z-1+KcKb=0,可以得到系统的特征根为:z=1-KcKb

在Z平面下系统满足稳定性的条件为:

|1-KcKb|≤1

构造出闭环系统的控制器的传递函数为:

将公式 进行Z反变换,得出控制器的差分方程为:式中,参数ei-1为上一次回弹后弯曲角αi-1与目标弯曲角α0的差值;初始塑性弯曲行程等于弹性行程he。

6.根据权利要求1所述的模型与数据耦合驱动的弯曲回弹补偿方法,其特征在于:步骤S1中基于控制系统的稳定性建立回弹后弯曲角随成形次数变化模型且考虑到收敛速度的四种稳定模型为KcKb=2、KcKb=1.5、KcKb=0.9、KcKb=0.5。