负载刚度自适应控制静载测试平台的研制

发布时间：2020-03-20 06:27

【摘要】：针对静载测试平台承载能力大、安全性及自动化程度要求高、试验对象不确定和高测量精度的特点,论文以结构优化设计方法、电液比例控制技术和智能控制理论等为基础,采用仿真分析及试验研究相结合的方式,对测试台的自动化单元、压力补偿式控制系统和自适应控制器进行了深入研究,旨在满足工程项目实际需求的同时,探究试验机领域出现的技术难点。论文的主要研究内容如下:第一章,对课题研究的背景与意义进行了概述,介绍了国内外大吨位拉力试验机及控制策略的研究现状,并且总结出大吨位卧式拉力试验机的主要特点,提出了课题主要研究内容。第二章,基于课题的应用背景和功能指标,对测试台的主机框架、主机横梁部件进行了优化设计及强度校核;完成了空间调整单元、插销固定单元和防护罩无线遥控单元的自动化设计及动力匹配分析。第三章,针对常规电液伺服控制系统开发成本高、能量损失大的问题,设计了满足测试台控制精度要求的压力补偿式电液比例控制系统。建立液压系统AMESim仿真模型,与定压系统在控制精度和节能效果方面作了对比研究,同时开展了位置-力复合控制和试件变刚度干扰对控制性能影响的仿真分析。第四章,针对负载变刚度问题对系统控制性能的影响,首先建立了考虑负载刚度的力控数学模型,对其结构特征进行研究分析;其次基于Lyapunov稳定性理论设计了模型参考自适应控制器,并提出一种具有最小拍响应特性的参考模型;利用Simulink对最小拍参考模型自适应控制器及PID控制器进行了仿真对比分析。第五章,根据测试台的功能需求,结合试件试验方法,开发了基于计算机控制的测试台控制系统,对硬件平台和上位机控制程序进行了搭建和设计;通过试验研究验证了测试台的基本功能和控制策略的有效性。第六章,对全文进行工作总结和展望。
【图文】：

据采集处理功能，力控制精度高，动态响应快，能实现位移、负荷和变形控制模式之间的逡逑平滑切换。但是对于动态响应要求较低的大吨位静载试验机，电液伺服控制方案研发成本逡逑高，性能不能得到充分利用。美国ＭＴＳ公司开发的卧式拉力试验机如图１．１所示，主要用逡逑于长试样的拉伸试验，由主机、油源、控制器、软件及夹具附件组成，试验力值范围逡逑６００？８０００ｋＮ，试验拉伸空间可依据用户要求进行设计。国内比较出名的试验机企业有长春逡逑试验机研究所、深圳新三思、济南时代试金公司等，其机器的试验功能与国外产品不相上逡逑下，济南时代试金公司开发的卧式液压试验机如图１．２所示，整体性能达到１级试验机的逡逑要求，最大试验力值６０００ｋＮ。但在电液伺服阀、测力传感器、高端控制器等试验机关键元逡逑件研发方面，与国外还存在很大的差距，大多需要进口；在测控软件上，也需要提升其智逡逑能化和人机交互的实用性［４］。逡逑ｒＬ邋Ｕ邋二…逡逑图１．１美国ＭＴＳ开发的卧式拉力试验机逦图１．２济南时代试金生产的卧式拉力试验机逡逑根据加载油缸的安装方式可以看出，ＭＴＳ和时代试金公司的试验机都是通过油缸有逡逑杆腔油液对试件进行力的加载

逦ｉ逡逑图１．３手动控制系统原理图逦图１．４电液伺服控制系统原理图逡逑作为对电液伺服控制系统的一种改进，浙江大学钱观良研制的ＭＬＷ－１５００型微机控制逡逑锚链拉力试验机采用了基于流量伺服阀和电液比例溢流阀的电液控制系统加载原理如逡逑图１．５所示。该方案将流量伺服阀和电液比例溢流阀同时作为闭环控制元件，流量伺服阀逡逑用于进油节流调速，电液比例溢流阀用于试验力的闭环控制，使得系统压力与负载压力相逡逑适应，，减少了功率损失。但是电液比例溢流阀的动态响应慢，导致系统控制精度较低，而逡逑且方案中使用了伺服阀，对油液清洁度要求高，加大了调试和维修的难度。逡逑ｒ逦Ｉ逦ｒ－ｍ逦１１１邋．逦Ｌａ逡逑１１１逦Ｔ１逦四逡逑ｉ逦Ｔ逡逑☆邋｜邋｜｜１１｜邋＼Ｔ逦＾邋ｉ邋ｒｒ＾ｌｌ］！逡逑’Ｖ邋ｖ１邋Ｉ邋ｆ邋Ｉ邋丁丁邋Ｉ邋／＇邋ｊＷ逦厂－．卜邋逦＃邋Ｉ逦逡逑：－－１逦ｓ逡逑ｊ，邋■＇、

本文编号：2591396