中文摘要：

巨型成形装备是一种典型的复杂机电系统，信息流存在于能量、物质流传递和转换的全过程，并与能量和物质流交织成一张成形过程的精密控制网络。传统控制策略人为的割裂了各节点间的协同效应，导致装备运行失稳或故障频发。复杂机电系统高性能创成的本质可以归结为信息流对能量和物质流的精准控制，因此，基于能量和物质流的信息流网络建模与控制是复杂机电系统高性能创成的基础。以巨型锻件制造过程成形装备整体性能为研究对象，基于能量和物质流的传递和转换，实现巨型成形装备驱动和成形过程信息流的建模，建立高性能多点并行驱动系统、加速度-流量自适应调节系统及同步平衡、同步补偿控制策略并基于耦合界面的液压动力学模型，形成高精度、高稳定性的系统运行控制系统；将制造过程的多体动力学模型、流变成形有限元模型与整机控制系统相结合，建立巨型锻件制造过程的机电液-材料流变一体化模型，实现信息流网络建模的统一方法与高精度运行控制策略。

结论摘要：

项目严格按照计划任务书的要求，以机翼梁框、起落架外筒锻件等典型锻件为研究对象，在研究巨型锻造成形过程中的能量-物质流传递与转化规律的基础上，开展巨型锻件制造全程的信息流网络建模与巨型压力机的精确运行控制研究。项目研究的主要内容如下 1）以机翼梁框、起落架外筒锻件为研究对象，建立了锻造成形过程的三维热力耦合数值仿真模型，研究了巨型锻件制造过程的能量-物质流传递与转换规律，揭示了巨型锻件制造过程物质流连续形成的能量条件，提出了制造过程巨型装备驱动控制关键要素。 2）针对巨型锻件制造过程物质流连续形成所必须满足的巨载、低速运行条件，提出了巨型成形装备的多缸并行驱动与低速运行液压控制系统；在分别建立其信息流数值仿真模型的基础上，研究了系统的动态响应与低速驱动性能，形成了巨型压机驱动过程的信息流模型与加速度-流量自适应控制方法。 3）建立了成形过程运行界面活动横梁高度异构特性的动力学模型，形成了巨型锻件成形过程“基于内外两环控制的主动同步”与“基于模糊自适应PID控制的被动同步”相结合的混合同步平衡自调整PID控制系统。在此基础上，形成了巨型装备成形过程的信息流建模与同步平衡控制方法。 4）提出了冗余约束消减的多体动力学建模方法，建立了巨型成形装备的系统动力学模型，为研究装备运行过程的能量流演变提供了分析平台；针对装备运行与材料成形物质流连续演变过程的耦合问题，提出了 “主应力法+参数在线辨识”的巨型锻件锻压全程负载建模方法；在此基础上，建立了巨型锻件制造全程的信息流网络模型，揭示了巨型装备低速稳定运行的关键影响因素并提出了机电液集成鲁棒自适应的巨型模锻压机低速稳定性控制方法。 5）针对巨型锻件制造全程装备运行的信息流模型过多、系统参数摄动及突变等特性问题突出等问题，提出了巨型成形装备多模型、多工况下运行的“监督器+工作区分解”多控制器集成控制以及“PID控制+基于子空间辨识的预测控制”的内外层结合平滑切换的控制策略，实现了多工况多模型状态轨迹的平滑过渡与柔性切换。