若對(duì)活動(dòng)橫梁的位移曲線進(jìn)行修正，使其位移、速度和加速度曲線沒(méi)有急劇的變化，如圖lb所示位移曲線a、速度曲線b和加速度曲線C，則活動(dòng)橫梁運(yùn)動(dòng)的任何時(shí)刻，位移Y，速度y’或加速度Y’均無(wú)不連續(xù)現(xiàn)象，在頻繁換向條件下，沖擊振動(dòng)最小，活動(dòng)橫梁的運(yùn)動(dòng)精度最高。因此，在實(shí)際控制中應(yīng)不斷調(diào)整控制策略，使活動(dòng)橫梁的位移曲線為如圖2所示的經(jīng)過(guò)修正的正弦曲線。
通過(guò)控制液壓系統(tǒng)中的不同閥組，可以使活動(dòng)橫梁的行程與時(shí)間關(guān)系為一條修正了的正弦曲線，

2．1預(yù)測(cè)型多模式模糊控制
為了進(jìn)一步提高自由鍛造四柱液壓機(jī)技術(shù)水平，經(jīng)多年努力，發(fā)展了一種預(yù)測(cè)型多模式模糊控制技術(shù)。該預(yù)測(cè)型多模式模糊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示，由預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)、Bang．Bang控制器、Fuzzy速度控制器、Fuzzy位置控制器、控制對(duì)象及傳感器組成。
根據(jù)自由鍛造四柱液壓機(jī)工作特點(diǎn)，在大偏差范圍內(nèi)采用Bang—Bang控制(即開(kāi)關(guān)控制)，在趨向目標(biāo)點(diǎn)時(shí)采用速度控制，在接近目標(biāo)點(diǎn)時(shí)采用位置控制，控制方式的切換時(shí)機(jī)由預(yù)測(cè)模型決定。這種控當(dāng)自由鍛造四柱液壓機(jī)工作在不要求精確定位的范圍內(nèi)，由模糊速度控制器對(duì)活動(dòng)橫梁的速度進(jìn)行控制，以獲得快速性和平穩(wěn)性，控制的目標(biāo)值是活動(dòng)橫梁的速度。當(dāng)自由鍛造四柱液壓機(jī)工作在要求精確定位的范圍內(nèi)，由模糊位置控制器對(duì)活動(dòng)橫梁的位置進(jìn)行控制，以獲得較高的定位精度，控制的目標(biāo)值是給定的活動(dòng)橫梁位置。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)大偏差、大擾動(dòng)時(shí)，控制器切換至Bang—Bang控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)給定值的快速跟蹤。

2．2預(yù)測(cè)模糊控制器設(shè)計(jì)
由于計(jì)算機(jī)向液壓系統(tǒng)發(fā)出動(dòng)作轉(zhuǎn)換命令后，液壓系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)存在動(dòng)作滯后，加以活動(dòng)橫梁的慣性很大，導(dǎo)致出現(xiàn)滯后和超程現(xiàn)象，影響控制特性與控制精度。
傳統(tǒng)模糊控制的方法由于是“事后控制型”算法，在有大滯后現(xiàn)象的控制過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的振蕩，控制效果不理想。為解決這一問(wèn)題，提出了預(yù)測(cè)控制，即根據(jù)采樣時(shí)刻t及前幾步系統(tǒng)輸出的歷史數(shù)據(jù)，建立系統(tǒng)輸出的下一步預(yù)測(cè)模型，然后再根據(jù)預(yù)測(cè)輸出值，計(jì)算系統(tǒng)誤差變化率的預(yù)測(cè)值dD和文f)，并由此確定控制器輸出“(f)，實(shí)現(xiàn)“提前控制”的思想。
基于GM(1，1)pJ模型的灰色預(yù)測(cè)方法，依據(jù)對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行累加生成，建立數(shù)據(jù)列的預(yù)測(cè)模型，通過(guò)從整體上掌握和預(yù)測(cè)系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)列的動(dòng)態(tài)規(guī)律和發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)系統(tǒng)輸出進(jìn)行預(yù)測(cè)。在數(shù)據(jù)量少及含有各種不定因素影響的情況下，灰色預(yù)測(cè)方法具有較高的預(yù)測(cè)精度，能滿足控制要求。該預(yù)測(cè)算法簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，特別適合電液控制系統(tǒng)的快速預(yù)測(cè)控制。
自由鍛造四柱液壓機(jī)控制系統(tǒng)的灰色預(yù)測(cè)算法，是采用當(dāng)前時(shí)刻系統(tǒng)輸出的采樣值滅D及采樣時(shí)刻之前四步采樣值的歷史數(shù)據(jù).
3 實(shí)施效果
采用自由鍛造四柱液壓機(jī)預(yù)測(cè)型多模式模糊控制技術(shù)，減少了四柱液壓機(jī)動(dòng)作滯后的影響，同時(shí)在不同區(qū)段采用不同的控制策略，鍛件尺寸控制精度達(dá)到士l mm，每分鐘最高鍛造次數(shù)達(dá)到120次，系統(tǒng)的液壓沖擊和主機(jī)振動(dòng)得到了有效控制，以上指標(biāo)達(dá)到國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品水平。預(yù)測(cè)型多模式模糊控制技術(shù)通過(guò)了生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)，取得良好的效果，目前已在24套國(guó)產(chǎn)8～20MN自由鍛造四柱液壓機(jī)組和3套進(jìn)口自由鍛造四柱液壓機(jī)組改造上得到應(yīng)用，機(jī)組由自由鍛造四柱液壓機(jī)、操作機(jī)、移動(dòng)砧庫(kù)等組成，計(jì)算機(jī)控制，一人操作，四柱液壓機(jī)與操作機(jī)能自動(dòng)聯(lián)動(dòng)。
4結(jié)論
(1)通過(guò)對(duì)自由鍛造四柱液壓機(jī)工作特性的研究，提出了自由鍛造四柱液壓機(jī)的預(yù)測(cè)型多模式模糊控制策略。對(duì)四柱液壓機(jī)的不同區(qū)段分別進(jìn)行模糊速度、位置和Bang．Bang控制，獲得較高的快速性、平穩(wěn)性和定位精度。
(2)使用預(yù)測(cè)算法，解決液壓系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)存在的動(dòng)作滯后和慣性對(duì)控制特性與控制精度的影響，解決高壓、大流量、換向頻繁工況下，對(duì)大運(yùn)動(dòng)慣量部件進(jìn)行平穩(wěn)和精確控制的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了自由鍛造四柱液壓機(jī)的高速、高精度平穩(wěn)控制。
(3)應(yīng)用預(yù)測(cè)型多模式模糊控制策略，以減少四柱液壓機(jī)動(dòng)作滯后的影響，系統(tǒng)的液壓沖擊和主機(jī)振動(dòng)也得到有效的控制。
如圖2所示。圖2中AB段為速度漸增的緩降段；
BC段接近直線，為速度較高的快速下降段；CD段速度逐漸變小，加壓主要在這一速度段進(jìn)行；DE段為緩慢加壓直至下停點(diǎn)E；EF段速度較低，以便無(wú)沖擊卸壓；FG段為快速回程階段；礎(chǔ)段回程速度漸緩直至上停點(diǎn)何。整個(gè)曲線具有快速平緩的特性，表明壓機(jī)活動(dòng)橫梁速度快，沖擊振動(dòng)小，運(yùn)動(dòng)精度高。
從圖2自由鍛造四柱液壓機(jī)活動(dòng)橫梁運(yùn)動(dòng)曲線可以看出，在一個(gè)運(yùn)動(dòng)行程內(nèi)，上停點(diǎn)日和下停點(diǎn)E有位置控制要求，其中E點(diǎn)的控制精度高，必須準(zhǔn)確定位，其他幾點(diǎn)沒(méi)有精度控制要求，僅起觸發(fā)相應(yīng)的控制閥組動(dòng)作的開(kāi)關(guān)作用，并與活動(dòng)橫梁的位移、速度有關(guān)。

2預(yù)測(cè)型多模式模糊控制
自由鍛造四柱液壓機(jī)控制策略須滿足以下要求：
①對(duì)大慣量活動(dòng)橫梁的控制，既要做到快速和平穩(wěn)，又要控制精度高，無(wú)超調(diào)。②對(duì)鍛造過(guò)程和液壓系統(tǒng)出現(xiàn)的外負(fù)載干擾不敏感。③根據(jù)系統(tǒng)的各種反饋，自動(dòng)調(diào)整控制策略，具有較強(qiáng)的智能。④在每分鐘較高的行程次數(shù)下，控制算法應(yīng)簡(jiǎn)單可行，并且實(shí)時(shí)性強(qiáng)。
為了提高自由鍛造四柱液壓機(jī)的快速性和平穩(wěn)性，通常將主缸及回程缸的進(jìn)油和排油分開(kāi)控制，多個(gè)執(zhí)行元件同時(shí)作用在活動(dòng)橫梁這一負(fù)載上，是一個(gè)多執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)(圖3)。由于負(fù)載系統(tǒng)的聯(lián)結(jié)，各個(gè)通道的輸出及控制相互影響，雖然理論上可以求出控制閥組的等效輸入，但必須對(duì)各控制閥進(jìn)行解耦運(yùn)算，求出單個(gè)元件的控制與輸出響應(yīng)。在實(shí)際應(yīng)用中，還涉及到解耦方式的選取、解耦矩陣的確定以及大量的實(shí)時(shí)矩陣運(yùn)算。此外，自由鍛造液壓機(jī)液壓控制系統(tǒng)是非線性時(shí)變系統(tǒng)，存在較大的參數(shù)變化和大時(shí)變負(fù)載干擾，很難構(gòu)造出一個(gè)完善的控制模型，因而用常規(guī)的控制方法難以取得理想效果。根據(jù)以上特點(diǎn)，課題組采用了智能控制理論中的模糊控制，1980年課題組在實(shí)驗(yàn)室完成了有關(guān)試驗(yàn)(圖4)，極大地改善了控制效果。但是該模糊控制策略相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)控制效果不理想。
的視場(chǎng)而使得反饋失��；過(guò)小則調(diào)節(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，而PD控制能夠很好地協(xié)調(diào)二者的矛盾。
4四柱液壓機(jī)結(jié)論
f1)在基于圖像的視覺(jué)伺服控制中，利用圖像矩作為特征，可以解決傳統(tǒng)的基于特征點(diǎn)等方法中存在的雅可比矩陣奇異性問(wèn)題，并且由于雅可比矩陣為上三角型，能夠?qū)⑵揭坪娃D(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部分解耦，因此簡(jiǎn)化了控制器設(shè)計(jì)。
佗)基于遺傳算法優(yōu)化的最優(yōu)PD視覺(jué)控制策略能夠獲得比常用的P控制策略更好的綜合動(dòng)態(tài)特性。四柱液壓機(jī)通過(guò)在微軸孔的精密對(duì)準(zhǔn)試驗(yàn)應(yīng)用本文的算法，驗(yàn)證了上述的基于圖像矩的視覺(jué)伺服控制的有效性，精密對(duì)準(zhǔn)精度可以達(dá)到像素級(jí)。
(3)四柱液壓機(jī)在試驗(yàn)中僅考慮物體平面和圖像平面平行時(shí)的簡(jiǎn)單情況，對(duì)于更一般的情況需要進(jìn)一步研究。