基于弯管机弯管工艺的要求，对控制系统采用速度与位置双重控制策略；针对电液伺服系统非线性、慢时变的特性，在常规的变结构控制中引入模糊控制，有效地削弱滑模切换控制所产生的抖振，而不牺牲滑模控制系统对参数变化和外干扰不确定的强鲁棒性，实现了系统快速、准确的定位要求。该控制策略在实践中取得了良好的控制效果。
    模糊滑模变结构控制最主要的优点是对内部参数的变动和外部扰动作用具有自适应性。它不需要知道系统的精确数学模型，只需了解系统的参数及外部扰动变化的大致范围，就能较好地解决系统的动态与静态特性之间的矛盾，解决复杂系统(包括线性和非线性系统)的镇定和品质等问题，但是它的突出障碍是能够激发高频动态的抖振现象。而模糊逻辑对于参数摄动系统是一个可行的控制手段，通过归纳模糊规则，能够很好地处理系统的严重摄动问题，特别是在模糊方案的参数调整过程中，由于有了明确的表达式，就相应地减轻了繁冗的计算负担。笔者以左右回转式顶镦弯管机液压系统为例，介绍了一种模糊滑模变结构控制器的设计方法，通过采用这种控制策略可以削弱系统的抖振，提高系统的性能指标，使系统对参数摄动和外界扰动等非线性具有更强的鲁棒性。
    小R、顶镦和左右回转式顶镦弯管机采取带有轴向顶镦装置的机械冷弯方式，由送料、夹紧和弯管3部分组成。送料是将管料从料架上翻人料槽中，由送料电机将管料送到挡管器处，再由直流伺服电机定长送料。在由液压辅助控制部分控制的顶镦夹夹紧、收紧夹收紧和弯管模闭合后，由弯曲缸带动弯模旋转弯管。在机械冷弯时，为了保证弯管的质量，采用顶镦缸推动顶镦夹使其给管料施加轴向推力，以满足弯管和顶镦的匹配要求，使管子在弯曲过程中受到轴向推力或拉力，以改变变形区的受力状态。图1为采用轴向带有顶镦装置的机械冷弯机示意图。为了实现顶镦的作用，其轴向推进速度v2与弯曲模中管子的线速度v1。 必须满足一定的关系，即v2-v1=v(θ),θ为管子的弯曲角度。

1 液压伺服控制系统的工作要求根据顶镦工艺中速度及位置伺服的要求，弯管机中用于实现弯曲及顶镦技术的驱动系统采用各自独立的液压伺服控制系统，如图2所示。弯曲油缸为一齿条油缸，齿条在油压的作用下带动齿轮转动，从而使弯曲模旋转实现管子的弯曲。顶镦油缸为单活塞油缸，推动顶镦夹装置与弯曲缸运动相配合，实现顶镦工艺参数的要求。

    在弯曲过程中，弯曲缸与顶镦缸是两个给定速度参考值的速度伺服系统。同时为了满足弯曲角度的要求，两缸在弯管结束前又必须是位置伺服系统，以保证弯管的质量。
2 液压伺服系统的模型

    根据液压伺服系统控制理论和伺服阀动态性能实测数据，伺服阀的频宽远大于液压系统固有频率，且不考虑系统外部泄露，液压伺服系统的模型如下：

式中，Ap为液压缸作用面积；m1为负载质量；Bp为粘性阻尼系数；F1为外负载力；x为活塞位移；ka为弹簧刚度；vt为油缸两腔的总体积；ki为负载压力；Ct为液压缸内泄漏系数；ki为伺服阀增益，kv为伺服放大器增益；u为输入电压。
    取状态变量x1=x，x2=x，x3=x，得到系统状态方程为：

    由于伺服阀阀口的流量特性，系统呈现出很强的非线性特性。系统的流量系数、泄漏系数和放大器增益等参数具有明显的不确定性，且随着工作状态、温度等的变化而缓慢变化；需考虑弯管力与顶镦力之间的耦合等。因此，系统参数a1、a2、a3、g和d均是不确定的，采用传统的控制方法很难得到满意的控制效果。
3 控制算法
3．1 速度和位移双重控制原理
    对工作油缸控制的基本要求是速度可调、精确定位，为此要求系统具有速度和位移双重控制。如图3所示，油缸的运动过程分为启动速度控制阶段和定位控制阶段。为了实现这种速度和位置双重控制，笔者采用如下变结构控制结构，即：

式中，．s(x)为速度位置控制切换函数；a的大小与管子的管径、弯曲半径、弯曲角度、壁厚和材质等因素有关，由实验确定f(t)为速度调节器的输出；L(t)为位置调节器的输出。速度调节与位置调节的切换关系如图4所示(一个运动方向)。其中，F1、F2和F3为速度的给定值。