为了实现预浸带纤维缠绕过程中工艺时间、温度及缠绕压力的最优组合,以气缸作为缠绕压力的气动控制机构,设计了一种热塑性连续纤维缠绕机,用于简单的复合材料圆环及短管在线压实固化成型。
以气缸为压力执行机构,并基于预浸带复合材料机器人成型技术提出了一种新的计算方法以提高制品的性能。结合复合材料缠绕系统中气压传动各部分功能,以及实际工作状态下压力无法直接检测的情况,采用压力传感器检测供压压力的间接检测方法对压辊压力进行控制,实验结果表明该检测压,力值能够满足预浸带缠绕机压力的控制精度要求,且其压力波动可控制在10%以内。
虽然气缸采用简单的闭环控制方式可使压力精度提高,但气缸控制容易形成压力迟滞、死区及气体压缩等非线性干扰。因此,许多学者对这种气动压力控制进行了研究。考虑双气缸力反馈系统中阀体的非线性滑动、气体的压缩性及时间延迟等影响因素,采用模糊控制实现了机器臂的运动控制。将传统PID控制与粒子群算法相结合应用于气动控制系统,实验结果表明采用该方法比PID方法瞬时反应更迅速,压力控制更稳定。基于预浸布带缠绕机气动控制特点。
一种自适应灰色预测模糊PID控制器调节气缸力输出大小,该方法通过灰色预测理论对气缸输出的电压进行表征,对输出电压的信号变化进行正确反馈,并基于此通过两个模糊推理系统调节并控制步长及自整定比例因子,增强了系统的鲁棒性与压力的稳定性。在考虑气动传动过程中噪音与死区等传统干扰的基础上,针对气缸压辊机构在缠绕过程中产生变形而影响缠绕压力控制的特点,也提出基于灰色预测的自适应模糊PID控制法。为了进一步提高压力控制的精度,减小制品孔隙率,提高斜缠绕制品质量,根据缠绕系统压力控制双输入单输出的特性,提出基于参数估计PID的遗忘因子递归最小二乘法控制方法,使缠绕系统转变为单输入单输出的线性系统,并通过实时更新参数控制器,调节压辊位置,确保斜缠位时压辊与缠绕层紧密接触,实验结果表明该方法提高了预浸带斜缠绕压力的柔性控制精度。
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