带锯床液压系统研究与设计

发布时间：2017-09-04 20:32

  本文关键词：带锯床液压系统研究与设计

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【摘要】：随着金属带锯床在金属切削行业所扮演的角色越来越重要,人们对带锯床的性能提出了更高的要求,具体表现在三个方面:一是希望锯切效率能够提高,具体表现是对于一定厚度的金属材料可以在尽可能短的时间内将其锯切成两段。其二是希望由带锯床锯切后的金属材料的截面的表面粗糙度尽可能小,因为良好的锯切截面表面粗糙度能减少后续其他加工工序,甚至不用对锯切表面进行后续处理。这两个方面的问题都和带锯床工作时的进给速度密切相关。其三是对于不同的材料都有其最佳的锯切速度,而目前市面上的带锯床改变锯切速度都比较困难。我国带锯床企业生产的带锯床普遍以不可在锯切过程中进行进给速度调速的为主,锯切速度的调速也基本为皮带轮切换槽口调速,这些现象都表明带锯床的数字化程度较低。本文针对当前带锯床存在的这些问题,对锯切调速和进给调速进行了研究。首先,根据金属带锯床的机械传动和液压传动原理,提出了调速方案。具体是以PLC为控制器对于和机械传动相关的锯切速度调速给出了基于变频器和三相异步电动机的调速方案,对于和液压传动相关的进给速度调速给出了基于电液比例方向阀、放大器和速度传感器的进给速度调速方案。其次,由于采用变频器进行调速的方案现阶段已经比较成熟,本文着重对液压系统进给调速控制方法进行了研究。(1)首先对所选用的各个液压元器件进行了数学建模,通过数学推导得出了系统的传递函数。在数学模型的基础上,应用MATLAB/Simulink软件对系统性能进行仿真分析,得到其动静态响应特性。同时,通过液压专用仿真软件AMESim对系统进行建模及仿真分析,并与MATLAB/Simulink进行对比,结果表明,这两款采用不同原理进行建模仿真的软件所得结果具有良好的一致性,进一步证明了模型的正确性和仿真结果的可靠性。(2)在仿真模型的基础上,采用PID控制算法对所设计的系统进行性能优化。采用试凑法对PID参数进行整定,根据系统性能优化情况确定PID参数并对系统性能进行对比分析。(3)由于带锯床工作过程中,液压系统关键参数会随工况时刻发生变化,整定好的PID参数可能无法满足系统工作要求。因此,本文研究了基于继电反馈技术的PID参数整定,该整定方法可根据系统状况实时调整PID参数,让系统时刻保持在最佳运行状态。而且,这种方法易于与现代计算机相结合,实现带锯床的数字化。
【关键词】：带锯床 调速 液压系统 Simulink 仿真
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG561
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 带锯床及其发展历史11-13
• 1.1.1 带锯床的简介11-12
• 1.1.2 带锯床的起源12-13
• 1.1.3 数控带锯床的发展13
• 1.2 国内外研究现状13-18
• 1.2.1 国外研究现状13-16
• 1.2.2 国内研究现状16-18
• 1.3 电液比例技术的研究现状18-22
• 1.3.1 电液比例技术的形成和发展18-20
• 1.3.2 电液比例控制的特点20
• 1.3.3 常用的电液比例控制策略20-22
• 1.4 研究目的和意义22
• 1.5 研究方案22-23
• 第2章 带锯床传动系统分析23-30
• 2.1 带锯床传动机构的基本构成23-24
• 2.1.1 机械传动机构23
• 2.1.2 液压传动机构23-24
• 2.2 带锯床锯切速度和进给速度的分析24-28
• 2.2.1 带锯床锯切速度调节24-27
• 2.2.2 带锯床进给速度调节27-28
• 2.3 锯床相关参数的确定28
• 2.3.1 已知技术参数28
• 2.3.2 液压系统所需流量的计算28
• 2.4 液压元器件的选型28-29
• 2.4.1 液压泵的选型28
• 2.4.2 电机的选取28-29
• 2.4.3 比例阀的选取29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 液压系统建模与仿真30-50
• 3.1 液压系统建模与仿真简介30-31
• 3.2 系统数学建模31-38
• 3.2.1 液压缸-负载系统固有频率的估算31-33
• 3.2.2 系统重要参数的计算33-36
• 3.2.3 比例阀数学模型36-37
• 3.2.4 进给油缸传递函数的确定37-38
• 3.2.5 进给油缸速度控制系统的开环传递函数38
• 3.3 液压系统的性能分析38-42
• 3.3.1 液压系统性能分析指标38-39
• 3.3.2 稳定性分析39-40
• 3.3.3 系统的阶跃响应40-42
• 3.4 带锯床液压系统在AMESim中的建模与分析42-49
• 3.4.1 AMESim的特点42-43
• 3.4.2 AMESim的组成模块43-44
• 3.4.3 AMESim的使用方法44-47
• 3.4.4 液压系统在AMESIM中的模型与仿真47-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第4章 控制策略的研究50-62
• 4.1 PID控制50-56
• 4.1.1 PID控制原理50-51
• 4.1.2 PID各种控制参数对系统性能的影响51
• 4.1.3 PID参数整定概述51-52
• 4.1.4 PID参数整定方法52-53
• 4.1.5 PID作用下的系统性能53-56
• 4.2 基于PID的继电反馈控制56-61
• 4.2.1 继电反馈自整定简介56
• 4.2.2 继电反馈整定原理56-57
• 4.2.3 改进型的继电反馈57-58
• 4.2.4 基于改进型继电反馈的PID参数整定与仿真58-61
• 4.3 本章小结61-62
• 第5章 结论与展望62-63
• 5.1 结论62
• 5.2 展望62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-65

【参考文献】

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1 刘U，

本文编号：793687