巨型模锻液压机是生产航空航天用大型零部件的关键设备,在国民经济迅速发展、工业水平迅速提升的今天,对大型模锻件的尺度、精度和质量提出了更高的要求,现有的巨型模锻装备的功能已经不能满足这种迫切需求。因而,巨型模锻液压机的开发与研制已经成为重型机械行业关注的焦点,也成为了国家势在必行的攻关项目。在巨型液压机加载过程中,由于多缸驱动系统各个子回路的流量无法保证严格一致,工件形心与加载中心不重合以及工件内部组织也不均匀,这些不可控因素导致偏心力矩的产生,从而使活动横梁在锻造过程中产生偏转,活动横梁的偏转会直接影响锻件精度,甚至还会影响到压机本体和模具的安全。因此,研究巨型液压机的同步平衡系统对保证活动横梁的角度位置精度具有重要意义。本论文旨在研究巨型液压机的系统动态特性与控制策略。首先,根据巨型模锻液压机的结构特征与运动特性,建立平衡系统的数学模型,在此基础上对系统进行分析,着重考虑泄漏系数、摩擦系数、油液体积弹性模量及平衡缸初始容积等参数对系统动态特性的影响。其次,研究巨型液压机的同步平衡控制策略,由于巨型液压机是一种典型的非线性及强耦合系统,并存在多种不确定性因素的影响,因而传统PID控制方法难以达到满意的控制效果。为此,提出了基于模型预测控制的控制策略,它能有效地控制非线性系统及抑制不确定性因素的影响,进而获得满意的控制效果。论文的主要研究内容如下：1、动力学建模及分析：分析了同步平衡系统活动横梁与活塞缸的受力状况,在此基础上建立了同步平衡系统多输入多输出、相互耦合的数学模型,基于所建立的模型,研究了系统受到偏心载荷作用时的动态响应,结果表明偏心载荷使活动横梁产生远远超出容许范围的偏转角,造成极差的同步性能。2、液压系统动态特性分析：根据同步平衡系统的性能要求,确定了比例流量阀的选型,构建了基于AMEsim的仿真平台并在其上进行了阀的动态性能分析,同时建立了同步平衡系统阀控缸数学模型,在此基础上研究了系统的动态特性。3、基于模型预测控制的同步平衡系统控制策略研究：针对巨型液压机的特点,提出了基于状态空间的模型预测控制方法,并与传统PID控制方法进行了对比分析,结果表明,所提出的控制方法比传统PID控制方法具有更高的控制精度与更快的响应速度且稳定性好。4、实验及控制算法对比研究：搭建了中南大学315T试验测试性液压机实验平台,在该实验平台上对比分析了所提出的模型预测控制与传统PID控制方法。结果表明模型预测控制方法优于传统PID控制方法,同时也表明理论仿真结果与实验结果基本吻合。