傾轉式澆鑄機定量澆鑄控制方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及自動控制技術領域，尤其涉及一種傾轉式澆鑄機定量澆鑄控制方法及 系統。
【背景技術】
[0002] 鑄造是現代工業中有著廣泛的應用的金屬加工成型技術。目前我國部分工廠仍然 采用人工澆鑄的工作方式，這種生產方式下工人勞動強度大、安全性不高，另外生產的鑄件 也存在精度低、廢品率高等缺陷。因此，需要對澆鑄過程進行有效控制，以達到提高鑄件質 量的目的。
[0003] 為實現對澆鑄過程的有效控制，現有技術中存在一種傾轉式澆鑄機。如圖1所示， 該傾轉式澆鑄機包括支架100、電爐200和油栗300,在支架100上設置有電爐200,該電爐 200的一邊與支架100的頂端活動連接。在電爐200與支架100之間還設置有油栗300。該 油栗300可以將電爐200頂起，使電爐200圍繞與支架100的連接處進行旋轉，從而使電爐 200內的熔體流出。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 以調整電爐200的角度，進而控制熔體的流出量。一方面，由于澆鑄對象是高溫熔體，從電 爐倒出后，溫度急劇下降，溫度不足將嚴重影響鑄件的質量，這就要求控制系統應響應快、 動作迅速，且不允許超調；但該傾轉式澆鑄機時由于金屬熔體密度大，裝滿熔體的電爐質量 大、慣性大，如果動作過快容易出現超調；另一方面，一般控制方法要求建立準確的被控對 象數據模型，但油栗、電爐等被控對象建模困難，給控制帶來了困難。
[0004] 為此，在保證無超調的前提下提高系統的響應速度和穩定性是控制器設計的一 個研究重點。目前，傾轉式饒鑄機定量饒鑄的控制策略主要有：（1)恒流量饒鑄，根據流量 與轉角的對應關系，建立熔體流量的數學模型。該方法可以每個角度對應一個流量，實現流 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， 則計算的數據量大，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， 建立澆鑄體積與轉角的關系，采用區間控制以及增量控制，實現定量控制，該方法不需要進 行復雜流體力學模型分析，控制策略簡單、計算簡便。但是，控制精度不高，抗干擾能力差。

【發明內容】

[0005] 本發明的其中一個目的在于提供一種傾轉式澆鑄機定量澆鑄控制方法及系統，以 解決現有技術中需要建立跟蹤模型困難以及控制精度不高的技術問題。
[0006] 為此目的，第一方面，本發明實施例提供了一種傾轉式澆鑄機定量澆鑄控制方法， 包括：
[0007] 計算電爐向澆包澆鑄熔體的澆鑄重量；
[0008] 根據所述澆鑄重量與設定澆鑄重量獲取澆鑄重量偏差，并計算澆鑄重量偏差變化 率；
[0009] 根據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。
[0010] 可選地，所述計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角，其中，所述電爐轉角為熔體從電爐流出時電爐上 平面與水平面的夾角；
[0012] 根據所述電爐轉角計算電爐內熔體的剩余重量；
[0013] 根據電爐內熔體的初始重量與所述剩余重量獲得澆鑄重量。
[0014] 可選地，所述根據所述電爐轉角計算電爐內熔體的剩余重量的步驟，包括：
[0015] 利用BP神經網絡模塊擬合現場數據，建立電爐轉角-熔體質量關系模型；
[0016] 根據電爐轉角結合所述電爐轉角-熔體質量關系模型計算電爐內熔體的剩余重 量。
[0017] 可選地，還包括實時修正電爐轉角-熔體質量關系模型的步驟，具體包括：
[0018] 當電爐內熔體澆鑄完成后，將本次澆鑄過程的數據加入到所述BP神經網絡模塊 進行訓練；
[0019] 根據所述BP神經網絡模塊訓練結果修正所述電爐轉角-熔體質量關系模型。
[0020] 可選地，所述計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 器采集澆包質量獲取澆鑄重量。
[0021] 可選地，根據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 控制信號的步驟包括：
[0022] 對澆鑄重量偏差與澆鑄重量偏差變化率進行量化，獲得量化后的偏差和偏差變化 率；
[0023] 通過隸屬度函數分別將量化后的偏差與偏差變化率映射到對應的模糊集合，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；
[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，獲得清晰輸出 信號；
[0026] 將所述清晰輸出信號與比例因子計算后獲得控制信號。
[0027] 第二方面，本發明實施例還提供了一種傾轉式澆鑄機定量澆鑄控制系統，包括：
[0028] 計算模塊，用于計算電爐向澆包澆鑄熔體的澆鑄重量；
[0029] 比較模塊，用于根據澆鑄重量與設定澆鑄重量獲取澆鑄重量偏差，并計算澆鑄重 量偏差變化率；
[0030] 模糊控制器，用于根據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。
[0031] 可選地，所述計算模塊包括：
[0032] 電爐轉角計算子模塊，用于利用角度傳感器采集電爐轉角；
[0033] 剩余重量計算子模塊，用于根據所述電爐轉角計算電爐內熔體的剩余重量；
[0034] 澆鑄重量計算子模塊，用于根據電爐內熔體的初始重量與所述剩余重量獲得澆鑄 重量。
[0035] 可選地，所述計算模塊，還用于利用重量傳感器采集澆包質量獲取澆鑄重量。
[0036] 可選地，所述模糊控制器包括：
[0037] 量化計算子模塊，用于對澆鑄重量偏差與澆鑄重量偏差變化率進行量化，獲得量 化后的偏差和偏差變化率；
[0038] 模糊計算子模塊，用于通過隸屬度函數分別將量化后的偏差與量化后的偏差變化 率映射到對應的模糊集合，獲得模糊輸入偏差與模糊輸入偏差變化率；
[0039] 模糊輸出信號獲取子模塊，用于根據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；
[0040] 清晰輸出信號獲取子模塊，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，獲得清晰輸出信號；
[0041] 控制信號獲取子模塊，用于將所述清晰輸出信號與比例因子計算后獲得控制信 號。
[0042] 本發明實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，然后根據模糊控制表獲取控制信號，對澆 鑄熔體重量進行控制。本發明實施例提供的控制方法可以避免對復雜被控對象數學建模和 流體力學分析過程，簡化了控制器的負擔。
【附圖說明】
[0043] 通過參考附圖會更加清楚的理解本發明的特征和優點，附圖是示意性的而不應理 解為對本發明進行任何限制，在附圖中：
[0044]圖1是定點傾轉式澆鑄機機械結構簡化圖；
[0045] 圖2是本發明實施例所提供的一種定點傾轉式澆鑄機控制系統結構示意圖；
[0046] 圖3是圖2中定點傾轉式澆鑄機控制系統的控制器的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0047] 下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施 例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。
[0048] 實施例一
[0049] 本發明實施例提供了一種傾轉式澆鑄機定量澆鑄控制方法，包括：
[0050] S100、計算電爐向澆包澆鑄熔體的澆鑄重量；
[0051] S200、根據所述澆鑄重量與設定澆鑄重量獲取澆鑄重量偏差，并計算澆鑄重量偏 差變化率；
[0052] S300、根據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。
[0053] 下面對本發明提供的顯示控制方法展開詳細的說明。
[0054] 首先介紹S100、計算電爐向澆包澆鑄熔體的澆鑄重量的步驟。
[0055] 本發明實施例中，計算澆鑄重量包括兩種情況。其中，
[0056] 第一情況為內環反饋控制方式。在電爐剛開始澆鑄時，澆鑄速度相對較快，此時熔 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的澆鑄重量不 準確。本發明實施例在該過程中不采用重量傳感器采集澆鑄重量數據，而是采用內環反饋 控制方式，即此過程采集電爐轉角，如圖1所示，由于電爐澆筑過程中以電爐嘴作為轉軸， 每一個電爐轉角Θ對應的爐內熔體體積是固定的。其中電爐轉角為電爐轉角為熔體從電 爐流出時電爐上平面與水平面的夾角。利用電爐轉角計算該電爐的澆鑄量，通過間接方式 求解電爐澆鑄量，可以避免熔體對澆包沖擊力過大引起的檢測數據不正確的問題。
[0057] 可選地，根據電爐轉角計算電爐內熔體的剩余重量的步驟，包括：利用BP神經網 絡模塊擬合現場數據，建立電爐轉角-熔體質量關系模型；根據電爐轉角結合電爐轉角-熔 體質量關系模型計算電爐內熔體的剩余重量。
[005