液压自动冲击试验台的设计及其控制性能研究

发布时间：2020-05-28 06:15

【摘要】：舰船设备在服役期间,因船体遭受炮火打击、触礁等原因造成冲击损伤,导致舰船的战斗力与生命力受到严重影响。因此,在舰船设备研制过程中,需对其进行抗冲击性能试验,以确保其具有足够的抗冲击性能。尽管采用实船爆炸冲击方式更贴合实际,但耗资巨大、试验周期长且安全无保障。为缩短研发周期,并节省经费,有必要设计出一套性能优良,易于操作的冲击试验台。本文研制的液压自动冲击试验台采用冲击摆锤分别从三个角度位置自由下摆,对安装了被试件的试验台板进行不同强度的冲击,以测试被试件的抗冲击性能。该液压自动冲击试验台由电液比例控制系统实现位置控制,在所建立的数学模型及仿真模型的基础上,通过对比分析,提出了相应的控制策略;然后采用AMESim及MATLAB/Simulink软件对试验的位置控制精度、自动冲击性能及防二次冲击功能进行仿真分析。本文的主要研究内容及相关成果如下。1)在查阅相关文献及调研分析的基础上,对国内外各类冲击试验台的发展概况、结构特点及理论分析方法等方面进行了概述,明确了本文的研究目的及主要研究内容。2)根据军用冲击试验台的性能指标,研制出了一台具有水平自动冲击及防二次冲击功能的新型液压自动冲击试验台,并对其核心部件进行了设计与分析。3)完成了液压自动冲击试验台液压系统的设计;通过对系统负载特性的分析,确定了液压元件的型号及技术参数;在所建立的电液比例阀控马达液压回路数学模型基础上,采用MATLAB分析软件对液压回路的动态性能进行分析;明确了采用合适的控制策略以改善液压回路控制性能的必要性。4)提出了采用位置/速度复合控制策略以减小摆锤运动过程出现的速度波动;并通过模糊PID控制与位置/速度复合控制策略相结合,以提高冲击试验台的试验精度;在此基础上,完成了模糊PID控制器的设计。5)基于AMESim/Simulink联合仿真平台,对液压自动冲击试验台系统控制策略、水平自动冲击性能及防二次冲击功能进行仿真分析。结果表明:所研制的液压自动冲击试验台及采用的位置/速度复合控制及模糊PID控制策略能实现冲击摆锤的位置精准控制、转动速度平稳、冲击性能好,并具有防二次冲击功能,满足军用冲击试验台的指标要求,具有一定的实用价值和应用前景。
【图文】：

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试验机有轻型冲击机(LWSM)、中-1 所示。该轻型冲击机为冲击锤式试验，可对最大质量达249. 7kg 的固定在冲击台A 上，水平冲击锤台的上部，该冲击试验台可对被验。

冲击试验机

图 1-1 轻型冲击机机[14]结构如图 1-2 所示。该中型冲击试验机摆锤下摆产生强机械冲击作用，以进行冲锤减速及刹车。该冲击试验机的主要性能台质量为2043kg ，测试频率为60Hz ，，冲击波形器安装于试件安装台下，以检测冲可产生3.4m/s的冲击速度；可产生脉宽约最大位移为0.076m。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U674.7

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