為了實(shí)現(xiàn)預(yù)浸帶纖維纏繞過程中工藝時(shí)間、溫度及纏繞壓力的最優(yōu)組合，以氣缸作為纏繞壓力的氣動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種熱塑性連續(xù)纖維纏繞機(jī)，用于簡(jiǎn)單的復(fù)合材料圓環(huán)及短管在線壓實(shí)固化成型。
以氣缸為壓力執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并基于預(yù)浸帶復(fù)合材料機(jī)器人成型技術(shù)提出了一種新的計(jì)算方法以提高制品的性能。結(jié)合復(fù)合材料纏繞系統(tǒng)中氣壓傳動(dòng)各部分功能，以及實(shí)際工作狀態(tài)下壓力無法直接檢測(cè)的情況，采用壓力傳感器檢測(cè)供壓壓力的間接檢測(cè)方法對(duì)壓輥壓力進(jìn)行控制，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該檢測(cè)壓，力值能夠滿足預(yù)浸帶纏繞機(jī)壓力的控制精度要求，且其壓力波動(dòng)可控制在10%以內(nèi)。
雖然氣缸采用簡(jiǎn)單的閉環(huán)控制方式可使壓力精度提高，但氣缸控制容易形成壓力遲滯、死區(qū)及氣體壓縮等非線性干擾。因此，許多學(xué)者對(duì)這種氣動(dòng)壓力控制進(jìn)行了研究?？紤]雙氣缸力反饋系統(tǒng)中閥體的非線性滑動(dòng)、氣體的壓縮性及時(shí)間延遲等影響因素，采用模糊控制實(shí)現(xiàn)了機(jī)器臂的運(yùn)動(dòng)控制。將傳統(tǒng)PID控制與粒子群算法相結(jié)合應(yīng)用于氣動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明采用該方法比PID方法瞬時(shí)反應(yīng)更迅速，壓力控制更穩(wěn)定?；陬A(yù)浸布帶纏繞機(jī)氣動(dòng)控制特點(diǎn)。
一種自適應(yīng)灰色預(yù)測(cè)模糊PID控制器調(diào)節(jié)氣缸力輸出大小，該方法通過灰色預(yù)測(cè)理論對(duì)氣缸輸出的電壓進(jìn)行表征，對(duì)輸出電壓的信號(hào)變化進(jìn)行正確反饋，并基于此通過兩個(gè)模糊推理系統(tǒng)調(diào)節(jié)并控制步長(zhǎng)及自整定比例因子，增強(qiáng)了系統(tǒng)的魯棒性與壓力的穩(wěn)定性。在考慮氣動(dòng)傳動(dòng)過程中噪音與死區(qū)等傳統(tǒng)干擾的基礎(chǔ)上，針對(duì)氣缸壓輥機(jī)構(gòu)在纏繞過程中產(chǎn)生變形而影響纏繞壓力控制的特點(diǎn)，也提出基于灰色預(yù)測(cè)的自適應(yīng)模糊PID控制法。為了進(jìn)一步提高壓力控制的精度，減小制品孔隙率，提高斜纏繞制品質(zhì)量，根據(jù)纏繞系統(tǒng)壓力控制雙輸入單輸出的特性，提出基于參數(shù)估計(jì)PID的遺忘因子遞歸最小二乘法控制方法，使纏繞系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)閱屋斎雴屋敵龅木€性系統(tǒng)，并通過實(shí)時(shí)更新參數(shù)控制器，調(diào)節(jié)壓輥位置，確保斜纏位時(shí)壓輥與纏繞層緊密接觸，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法提高了預(yù)浸帶斜纏繞壓力的柔性控制精度。
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