傾轉(zhuǎn)式澆鑄機(jī)定量澆鑄控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種傾轉(zhuǎn)式澆鑄機(jī)定量澆鑄控制方法及 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 鑄造是現(xiàn)代工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用的金屬加工成型技術(shù)。目前我國部分工廠仍然 采用人工澆鑄的工作方式，這種生產(chǎn)方式下工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全性不高，另外生產(chǎn)的鑄件 也存在精度低、廢品率高等缺陷。因此，需要對(duì)澆鑄過程進(jìn)行有效控制，以達(dá)到提高鑄件質(zhì) 量的目的。
[0003] 為實(shí)現(xiàn)對(duì)澆鑄過程的有效控制，現(xiàn)有技術(shù)中存在一種傾轉(zhuǎn)式澆鑄機(jī)。如圖1所示， 該傾轉(zhuǎn)式澆鑄機(jī)包括支架100、電爐200和油栗300,在支架100上設(shè)置有電爐200,該電爐 200的一邊與支架100的頂端活動(dòng)連接。在電爐200與支架100之間還設(shè)置有油栗300。該 油栗300可以將電爐200頂起，使電爐200圍繞與支架100的連接處進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而使電爐 200內(nèi)的熔體流出。因此，通過比例閥、換向閥、卸荷閥（圖1中未示出）等控制油栗300可 以調(diào)整電爐200的角度，進(jìn)而控制熔體的流出量。一方面，由于澆鑄對(duì)象是高溫熔體，從電 爐倒出后，溫度急劇下降，溫度不足將嚴(yán)重影響鑄件的質(zhì)量，這就要求控制系統(tǒng)應(yīng)響應(yīng)快、 動(dòng)作迅速，且不允許超調(diào)；但該傾轉(zhuǎn)式澆鑄機(jī)時(shí)由于金屬熔體密度大，裝滿熔體的電爐質(zhì)量 大、慣性大，如果動(dòng)作過快容易出現(xiàn)超調(diào)；另一方面，一般控制方法要求建立準(zhǔn)確的被控對(duì) 象數(shù)據(jù)模型，但油栗、電爐等被控對(duì)象建模困難，給控制帶來了困難。
[0004] 為此，在保證無超調(diào)的前提下提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性是控制器設(shè)計(jì)的一 個(gè)研究重點(diǎn)。目前，傾轉(zhuǎn)式饒鑄機(jī)定量饒鑄的控制策略主要有：（1)恒流量饒鑄，根據(jù)流量 與轉(zhuǎn)角的對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立熔體流量的數(shù)學(xué)模型。該方法可以每個(gè)角度對(duì)應(yīng)一個(gè)流量，實(shí)現(xiàn)流 量控制。但是角度劃分的精度直接影響到流量控制精度：角度劃分大，則精度差；劃分小， 則計(jì)算的數(shù)據(jù)量大，需要提高控制器性能。另外，建立跟蹤模型也存在困難。（2)定量澆鑄， 建立澆鑄體積與轉(zhuǎn)角的關(guān)系，采用區(qū)間控制以及增量控制，實(shí)現(xiàn)定量控制，該方法不需要進(jìn) 行復(fù)雜流體力學(xué)模型分析，控制策略簡(jiǎn)單、計(jì)算簡(jiǎn)便。但是，控制精度不高，抗干擾能力差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的其中一個(gè)目的在于提供一種傾轉(zhuǎn)式澆鑄機(jī)定量澆鑄控制方法及系統(tǒng)，以 解決現(xiàn)有技術(shù)中需要建立跟蹤模型困難以及控制精度不高的技術(shù)問題。
[0006] 為此目的，第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種傾轉(zhuǎn)式澆鑄機(jī)定量澆鑄控制方法， 包括：
[0007] 計(jì)算電爐向澆包澆鑄熔體的澆鑄重量；
[0008] 根據(jù)所述澆鑄重量與設(shè)定澆鑄重量獲取澆鑄重量偏差，并計(jì)算澆鑄重量偏差變化 率；
[0009] 根據(jù)所述澆鑄重量偏差與所述澆鑄重量偏差變化率查找模糊控制表獲取控制信 號(hào)。
[0010] 可選地，所述計(jì)算電爐向澆包澆鑄熔體的澆鑄重量的步驟，包括：
[0011] 利用角度傳感器采集電爐轉(zhuǎn)角，其中，所述電爐轉(zhuǎn)角為熔體從電爐流出時(shí)電爐上 平面與水平面的夾角；
[0012] 根據(jù)所述電爐轉(zhuǎn)角計(jì)算電爐內(nèi)熔體的剩余重量；
[0013] 根據(jù)電爐內(nèi)熔體的初始重量與所述剩余重量獲得澆鑄重量。
[0014] 可選地，所述根據(jù)所述電爐轉(zhuǎn)角計(jì)算電爐內(nèi)熔體的剩余重量的步驟，包括：
[0015] 利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊擬合現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，建立電爐轉(zhuǎn)角-熔體質(zhì)量關(guān)系模型；
[0016] 根據(jù)電爐轉(zhuǎn)角結(jié)合所述電爐轉(zhuǎn)角-熔體質(zhì)量關(guān)系模型計(jì)算電爐內(nèi)熔體的剩余重 量。
[0017] 可選地，還包括實(shí)時(shí)修正電爐轉(zhuǎn)角-熔體質(zhì)量關(guān)系模型的步驟，具體包括：
[0018] 當(dāng)電爐內(nèi)熔體澆鑄完成后，將本次澆鑄過程的數(shù)據(jù)加入到所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊 進(jìn)行訓(xùn)練；
[0019] 根據(jù)所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊訓(xùn)練結(jié)果修正所述電爐轉(zhuǎn)角-熔體質(zhì)量關(guān)系模型。
[0020] 可選地，所述計(jì)算電爐向澆包澆鑄熔體的澆鑄重量的步驟還包括：利用重量傳感 器采集澆包質(zhì)量獲取澆鑄重量。
[0021] 可選地，根據(jù)所述澆鑄重量偏差與所述澆鑄重量偏差變化率查找模糊控制表獲取 控制信號(hào)的步驟包括：
[0022] 對(duì)澆鑄重量偏差與澆鑄重量偏差變化率進(jìn)行量化，獲得量化后的偏差和偏差變化 率；
[0023] 通過隸屬度函數(shù)分別將量化后的偏差與偏差變化率映射到對(duì)應(yīng)的模糊集合，獲得 模糊輸入偏差與模糊輸入偏差變化率；
[0024] 根據(jù)模糊輸入偏差和模糊輸入偏差變化率，查找模糊控制表獲得模糊輸出信號(hào)；
[0025] 利用最大隸屬度法將隸屬度最大的元素賦值給所述模糊輸出信號(hào)，獲得清晰輸出 信號(hào)；
[0026] 將所述清晰輸出信號(hào)與比例因子計(jì)算后獲得控制信號(hào)。
[0027] 第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種傾轉(zhuǎn)式澆鑄機(jī)定量澆鑄控制系統(tǒng)，包括：
[0028] 計(jì)算模塊，用于計(jì)算電爐向澆包澆鑄熔體的澆鑄重量；
[0029] 比較模塊，用于根據(jù)澆鑄重量與設(shè)定澆鑄重量獲取澆鑄重量偏差，并計(jì)算澆鑄重 量偏差變化率；
[0030] 模糊控制器，用于根據(jù)所述饒鑄重量偏差與所述饒鑄重量偏差變化率查找模糊控 制表獲取控制信號(hào)。
[0031] 可選地，所述計(jì)算模塊包括：
[0032] 電爐轉(zhuǎn)角計(jì)算子模塊，用于利用角度傳感器采集電爐轉(zhuǎn)角；
[0033] 剩余重量計(jì)算子模塊，用于根據(jù)所述電爐轉(zhuǎn)角計(jì)算電爐內(nèi)熔體的剩余重量；
[0034] 澆鑄重量計(jì)算子模塊，用于根據(jù)電爐內(nèi)熔體的初始重量與所述剩余重量獲得澆鑄 重量。
[0035] 可選地，所述計(jì)算模塊，還用于利用重量傳感器采集澆包質(zhì)量獲取澆鑄重量。
[0036] 可選地，所述模糊控制器包括：
[0037] 量化計(jì)算子模塊，用于對(duì)澆鑄重量偏差與澆鑄重量偏差變化率進(jìn)行量化，獲得量 化后的偏差和偏差變化率；
[0038] 模糊計(jì)算子模塊，用于通過隸屬度函數(shù)分別將量化后的偏差與量化后的偏差變化 率映射到對(duì)應(yīng)的模糊集合，獲得模糊輸入偏差與模糊輸入偏差變化率；
[0039] 模糊輸出信號(hào)獲取子模塊，用于根據(jù)模糊輸入偏差和模糊輸入偏差變化率，查找 模糊控制表獲得模糊輸出信號(hào)；
[0040] 清晰輸出信號(hào)獲取子模塊，用于利用最大隸屬度法將隸屬度最大的元素賦值給所 述模糊輸出信號(hào)，獲得清晰輸出信號(hào)；
[0041] 控制信號(hào)獲取子模塊，用于將所述清晰輸出信號(hào)與比例因子計(jì)算后獲得控制信 號(hào)。
[0042] 本發(fā)明實(shí)施例獲取電爐向澆包澆鑄熔體重量，從而得到澆鑄重量與設(shè)定澆鑄重量 之間的澆鑄重量偏差以及澆鑄重量偏差變化率，然后根據(jù)模糊控制表獲取控制信號(hào)，對(duì)澆 鑄熔體重量進(jìn)行控制。本發(fā)明實(shí)施例提供的控制方法可以避免對(duì)復(fù)雜被控對(duì)象數(shù)學(xué)建模和 流體力學(xué)分析過程，簡(jiǎn)化了控制器的負(fù)擔(dān)。
【附圖說明】
[0043] 通過參考附圖會(huì)更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不應(yīng)理 解為對(duì)本發(fā)明進(jìn)行任何限制，在附圖中：
[0044]圖1是定點(diǎn)傾轉(zhuǎn)式澆鑄機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖；
[0045] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種定點(diǎn)傾轉(zhuǎn)式澆鑄機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046] 圖3是圖2中定點(diǎn)傾轉(zhuǎn)式澆鑄機(jī)控制系統(tǒng)的控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施 例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0048] 實(shí)施例一
[0049] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種傾轉(zhuǎn)式澆鑄機(jī)定量澆鑄控制方法，包括：
[0050] S100、計(jì)算電爐向澆包澆鑄熔體的澆鑄重量；
[0051] S200、根據(jù)所述澆鑄重量與設(shè)定澆鑄重量獲取澆鑄重量偏差，并計(jì)算澆鑄重量偏 差變化率；
[0052] S300、根據(jù)所述澆鑄重量偏差與所述澆鑄重量偏差變化率查找模糊控制表獲取控 制信號(hào)。
[0053] 下面對(duì)本發(fā)明提供的顯示控制方法展開詳細(xì)的說明。
[0054] 首先介紹S100、計(jì)算電爐向澆包澆鑄熔體的澆鑄重量的步驟。
[0055] 本發(fā)明實(shí)施例中，計(jì)算澆鑄重量包括兩種情況。其中，
[0056] 第一情況為內(nèi)環(huán)反饋控制方式。在電爐剛開始澆鑄時(shí)，澆鑄速度相對(duì)較快，此時(shí)熔 體從電爐流出后落入中間澆包的沖擊力比較大，容易引起重量傳感器所檢測(cè)的澆鑄重量不 準(zhǔn)確。本發(fā)明實(shí)施例在該過程中不采用重量傳感器采集澆鑄重量數(shù)據(jù)，而是采用內(nèi)環(huán)反饋 控制方式，即此過程采集電爐轉(zhuǎn)角，如圖1所示，由于電爐澆筑過程中以電爐嘴作為轉(zhuǎn)軸， 每一個(gè)電爐轉(zhuǎn)角Θ對(duì)應(yīng)的爐內(nèi)熔體體積是固定的。其中電爐轉(zhuǎn)角為電爐轉(zhuǎn)角為熔體從電 爐流出時(shí)電爐上平面與水平面的夾角。利用電爐轉(zhuǎn)角計(jì)算該電爐的澆鑄量，通過間接方式 求解電爐澆鑄量，可以避免熔體對(duì)澆包沖擊力過大引起的檢測(cè)數(shù)據(jù)不正確的問題。
[0057] 可選地，根據(jù)電爐轉(zhuǎn)角計(jì)算電爐內(nèi)熔體的剩余重量的步驟，包括：利用BP神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)模塊擬合現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，建立電爐轉(zhuǎn)角-熔體質(zhì)量關(guān)系模型；根據(jù)電爐轉(zhuǎn)角結(jié)合電爐轉(zhuǎn)角-熔 體質(zhì)量關(guān)系模型計(jì)算電爐內(nèi)熔體的剩余重量。
[005