水壓機的主分配器由電液伺服系統控制，進而通過控制活動橫梁的位移完成整個鍛造過程，在水壓機工作過程中，活動橫梁的位置控制精度和響應速度直接影響著工件的鍛造精度，因此，系統的位置控制性能顯得尤為重要，有必要對系統的控制性能進行深入分析，為系統結構改進和補償控制提供理論參考基礎，以期有效提高工件的鍛造成型效果。

南方水泵廠以60MN自由鍛造水壓機油控水系統為研究對象，分析系統的工作原理及控制模式，基于前文的研究成果，搭建水壓機油控水系統的整體仿真模型，對比水壓機現場的實測曲線和仿真曲線，研究幾種典型工況下的油控水系統的整體工作性能，分析系統控制性能的影響因素，在此基礎上引入自抗擾控制，與傳統PID控制對比，分析控制效果。

一、實驗系統組成

煙臺某企業60MN自由鍛造水壓機作為實驗系統，其現場照片如圖1所示。

圖1a)左側的操作臺用于操作機的控制，右側的操作臺用于水壓機的控制，圖1b)為水壓機與操作機聯合鍛造照片。該操作臺可實現水壓機鍛造過程的手動和自動操作，其控制界面以WINCC作為人機交互界面，控制器選用西門子的S7-400，控制程序基于STEP7圖形化編譯。

該水壓機可實現鍛件的鐓粗、拔長、沖孔、表面精整等鍛造工藝，其結構尺寸和主要設計參數如表1所示。

東莞南方水泵為更好地了解和評估系統的工作狀態，該水壓機安裝了多種傳感檢測裝置：水壓機的2個回程缸各安裝了1個位移傳感器，用于在線檢測活動橫梁的位移，將2個位移傳感器的測量均值用以HMI界面的數據采集和水壓機油控水系統的位置閉環控制；主分配器的主軸上安裝了較高精度的旋轉編碼器，用于檢測主分配器主軸的轉角，以保證水壓機液壓伺服系統的控制精度；水壓機水系統的幾個關鍵位置安裝了壓力傳感器，用以實時檢測主泵組的出口壓力、蓄勢水罐的壓力、充液罐的壓力、液控節流閥的入口壓力和控制腔壓力、主分配器的入口壓力、主缸和側缸的壓力以及回程缸的壓力；以上檢測元件的規格如表2所示。

二、實驗數據采集

dSPACE實時仿真系統是基于MATLAB/Simulink軟件開發的一套實時控制平臺工具，可以實現數據采集、數模轉換、控制系統開發、半實物仿真及系統測試等功能，并能與MATLAB/Simulink軟件實現兼容和無縫連接。dSPACE實時性強、可靠性高、擴充性好、I/O接口支持豐富，應用十分廣泛，包括機器人技術、航空航天技術、汽車發動機、電力機車、驅動及工業控制等領域。為精確的采集水壓機油控水系統的實驗數據，將dSPACE實時仿真系統的數據采集端口與水壓機的PLC控制器相連。dSAPCE實時仿真系統配置有一塊高性能處理器，該處理器通過PHS總線提供到I/O板的接口，為實時仿真系統設計的PHS總線，由于沒有利用其它外部傳輸協議的總線，也就不存在的內含軟件的問題，因此可以使I/O的訪問時間得到保證。集成的DS1104PPC控制器板基于PowerPC技術的實時硬件，擁有8路A/D和8路D/A接口，同時配備20位數字I/O接口、定時器、存儲器、終端控制單元、增量編碼器等設備。如圖2a)為dSPACE工控機的主板及相應硬件。2b)為dSPACE數據采集裝置。

三、廣東南方水泵分析實驗數據

水壓機在鍛造過程中受到鍛件的力沖擊和卸壓卸荷引起的水流沖擊，導致水壓機各部件及傳感檢測元件發生不可避免的振動，加之信噪干擾的影響，將使各傳感器的檢測數據含有大量的干擾信號，因此在實驗現場的數據采集過程中，為獲得較為真實的實驗數據，有必要對原始采集的實驗數據進行去噪聲處理。而小波變換是一種常用的去噪方法，能在時域和頻率域內進行局部信號分析，局部化性質良好，而且其對高頻信號采用漸變減小的時間取樣步長，使得信號的任意局部都能被關注。本章基于MATLAB中小波工具箱的小波分析函數，對信號進行去噪聲處理，具體流程和主菜單窗口如圖4和5所示。

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