递阶控制在挤压制造工艺中的应用研究

发布时间：2022-12-11 06:22

　　随着工业和控制理论的发展,为了实现利益最大化,厂商对于制造效率和良品率的要求与日俱增。作为机械制造的重要组成部分,挤压制造在机械制造中应用非常广泛。与其他制造工艺相比,挤压制造能够创建非常复杂的横截面,但是挤压制造的流程十分复杂,对控制技术的要求比较高。在这样的要求下,递阶控制作为一种性能优越的控制技术,可以保证加工制造的设备具有出色的制造质量和可靠的制造能力。在本文中,首先通过一种新的具有多个目标的运动控制系统的分层轮廓控制方法,将目标分配到轴同步的较高级别和单个轴跟踪的底部级别两个决策级别,使内部模型原理与最优控制相结合,并扩展用于端铣工艺的力/位置控制。结合递阶控制的相关理论,引入分层最优控制的递阶控制器来控制具有不断变化的目标的复杂系统。该控制器包括基于非线性模型预测控制器的过程级和用于挤出制造过程中自动控制目标变化的监控级。同时通过仿真研究调节轴位置和加工力误差,将更高级别的加工力调节传播到底层。利用具有成本函数的最优控制技术,对各个轴位置误差、加工力误差和控制信号使用进行加权,通过模拟案例研究验证控制器性能。为了分析重点变化对轴位置和加工力跟踪的影响,进行了9次模拟研究,其... 

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 国内外研究动态分析及发展趋势
        1.2.1 挤压制造工艺中运动系统轮廓控制方法的研究动态及发展趋势
        1.2.2 挤压制造工艺中力位控制研究动态及发展趋势
        1.2.3 挤压制造工艺中递阶控制的研究动态及发展趋势
    1.3 目前研究所存在的问题
    1.4 论文的研究内容
2 挤压制造与递阶控制的原理
    2.1 挤压制造工艺中的常见问题
        2.1.1 轮廓控制的问题
        2.1.2 力-位控制的问题
    2.2 递阶控制系统的基本原理
    2.3 递阶控制系统实施方案
        2.3.1 实施前需考虑的问题
        2.3.2 本文的研究框架
    2.4 本章小结
3 递阶控制在挤压制造轮廓控制的应用
    3.1 基于递阶控制模型的分层轮廓控制方法
        3.1.1 数控机床的建模
        3.1.2 上层目标与最优跟踪控制的分析
    3.2 实验结果
    3.3 实验结果分析
    3.4 本章小结
4 递阶控制在挤压制造力-位置控制中的应用
    4.1 力位控制的递阶控制模型
        4.1.1 数控机床的力轨迹
        4.1.2 聚合关系的建模
    4.2 最佳控制信号的计算
        4.2.1 顶级跟踪误差的计算
        4.2.2 顶级目标与控制信号的计算
    4.3 递阶控制器的应用
    4.4 实验结果及分析
    4.5 本章小结
5 递阶控制在挤压制造中的应用实例
    5.1 实验材料的选择
    5.2 实验装置的搭建
    5.3 递阶控制器的设计
        5.3.1 处理层
        5.3.2 监控层
    5.4 模型设计和工艺参数的确定
    5.5 实验过程及分析
    5.6 递阶控制和分散控制的实验结果比较
    5.7 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]基于全球价值链分工的中国制造业升级路径研究[D]. 王磊.武汉理工大学 2017

硕士论文
[1]工艺参数对ZrO2陶瓷膏体挤出冷冻自由成形精度的影响[D]. 郝国晖.兰州理工大学 2017
[2]高性能特种工程塑料聚苯硫醚汽车零件增材制造研究[D]. 王玉磊.吉林大学 2018
[3]基于熔体微分原理的3D打印设备优化与制品增强工艺研究[D]. 刘晓军.北京化工大学 2018
[4]机头强剪切制备原位微纤共混物及其性能研究[D]. 刘欢.大连理工大学 2018



本文编号：3718294