HITFIL主磁铁液压同步举升系统的研究

发布时间：2017-03-19 16:06

  本文关键词：HITFIL主磁铁液压同步举升系统的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：HITFIL(重离子治疗癌症专用装置)中,小回旋加速器是关键设备。主磁铁是小回旋加速器上的关键部件,其上下运动的平稳性、准确性关系到多个精密仪器的安全。主磁铁结构尺寸大,运动速度低、距离长,同步精度要求高。本项研究根据主磁铁的结构特征和运动特性,构建了无导柱主从随动液压传动与电液伺服控制系统方案。针对其运动特点,开发了模糊自学习PID控制算法及其同步控制策略。系统结构简单,控制精度高,性能稳定。具体研究内容如下:1、根据工况要求搭建液压传动系统,采用Solidworks软件建立其三维实体模型并进行静力学分析,随后运用Adams软件模拟仿真主磁铁的运动过程,根据两者的仿真研究得出机械系统的边界条件。结合实际工况运用Adams软件模拟工作装置运动过程,建立主磁铁的运动模型和动力学模型;2、根据运动模型和液压系统的特点,选择主从式两缸主动两缸随动的控制策略,设计液压举升图,计算各液压元件的参数并选型,建立电液伺服控制系统数学模型,提出模糊自学习PID控制算法,应用机电液一体化联合仿真AMESim软件进行机电液一体化联合仿真,分析系统的动静态特性,优化同步控制策略;3、以西门子PLC、Aots比例伺服阀为核心搭建控制系统,编写PLC程序并进行现场调试,测试动态特性,结合仿真结果进一步优化控制算法,使系统的同步精度和动态特性达到最优。结果表明:所构建的无导柱两缸主动两缸随动液压举升系统性能稳定,自主开发的模糊自学习PID控制算法和控制策略,能充分发挥系统的技术特性,同步精度、稳定性和鲁棒性优异,完全满足主磁铁运动的特殊要求,为小回旋的正常维护工作奠定了基础。
【关键词】：同步举升 同步精度 控制系统 仿真
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH789;TH137
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-13
• 第1章 绪论13-21
• 1.1 课题的背景和意义13
• 1.2 多液压缸同步控制技术13-18
• 1.2.1 电液比例同步控制系统及其结构13-14
• 1.2.2 电液比例控制方法14-18
• 1.3 液压同步控制技术国内外发展历程及研究现状18-19
• 1.3.1 液压同步控制技术国内外发展历程18
• 1.3.2 液压同步技术国内外研究现状18-19
• 1.4 本文研究目的及内容19-21
• 第2章 液压同步举升系统设计21-35
• 2.1 系统工作原理及性能参数21-22
• 2.1.1 系统工作原理21-22
• 2.1.2 系统举升参数22
• 2.2 机械结构强度分析22-25
• 2.2.1 机械结构静力学分析23
• 2.2.2 机械结构运动学分析23-25
• 2.3 同步举升液压系统设计分析25-30
• 2.3.1 同步方案的选择与设计25-26
• 2.3.2 液压系统原理图26-27
• 2.3.3 液压元件的理论计算27-30
• 2.4 电气系统设计30-33
• 2.4.1 PLC在液压控制中的应用30-32
• 2.4.2 系统的硬件与软件32-33
• 2.5 本章小结33-35
• 第3章 液压同步举升系统数学建模分析35-42
• 3.1 主磁铁受力分析35-36
• 3.2 滑阀数学模型36-41
• 3.3 本章小结41-42
• 第4章 液压同步举升系统研究与仿真分析42-56
• 4.1 运动轨迹跟踪控制42-44
• 4.2 自适应、自组织、自学习模糊控制44-48
• 4.2.1 自适应模糊控制器的结构44
• 4.2.2 自适应模糊控制器的原理44-46
• 4.2.3 自适应模糊控制算法46-48
• 4.3 基于AMESim的同步控制系统仿真分析48-52
• 4.3.1 仿真建模分析48-49
• 4.3.2 整体系统AMESim仿真模型建立49-52
• 4.4 同步特性动态仿真分析52-55
• 4.4.1 阶跃信号源下对两缸同步性响应分析52-53
• 4.4.2 偏载情况下的同步分析53-54
• 4.4.3 当偏载连续变化时及有外部干扰时系统的同步特性54-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第5章 试验分析与现场同步调试56-64
• 5.1 试验的目的与内容56
• 5.2 试验控制程序的编写56-60
• 5.2.1 S7-200程序设计流程图56-57
• 5.2.2 S7-200程序设计流程图57-59
• 5.2.3 同步举升系统人机交互界面设计59-60
• 5.3 调试试验60-61
• 5.3.1 空载运转试验60-61
• 5.3.2 压力试验61
• 5.4 液压缸同步性试验61-63
• 5.4.1 空载时同步性调试61-62
• 5.4.2 负载调试62-63
• 5.5 本章小结63-64
• 总结与展望64-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录70

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