重载移动工作台驱动控制系统的设计与研究

发布时间：2017-10-19 04:19

  本文关键词：重载移动工作台驱动控制系统的设计与研究

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【摘要】：大型模锻液压机是航空、航天、造船、石油、化工及重型武器等领域生产重要锻件的关键设备。模锻压机在锻压不同大小、不同形状的锻件时,需要更换不同的模具,世界上主要的模锻压机生产厂家均采用移动工作台对模具进行更换。但是,在特大型的锻压机中,移动工作台及其运送的模具的吨位都很大,且为了保证锻压时热工件的温度,移动工作台对模具和工件的运送速度不能太慢,所以启动过程需要较大的推力,缓冲过程会产生较大的冲击和震动,同时,为了保证锻压机压制工件的精度及防止模具受过大的偏载力,锻压机也对移动工作台的停靠位置精度提出了很高的要求。针对上述问题,本文以一台8000t特大型热成型模锻液压机的移动工作台为研究对象,对比了各类启动、缓冲及位置控制方式的优劣势,最终选择了节流调速的液压缸驱动系统来对移动工作台进行启动和缓冲,发挥其输出力大、平稳、可控性好的特点,并使用“预加速”方案最大程度上减小缓冲带来的冲击和震动；选择液压马达对移动工作台进行精确位置控制,并采用了模糊PID的控制算法,取得了良好的效果。具体章节内容分述如下：第一章,提出了本课题研究背景,对本课题研究对象的工作概况进行了介绍并提出具体的设计目标,接下来对启动系统、缓冲系统及位置控制系统当前研究现状进行介绍,最后提出了本课题研究意义,对具体研究内容进行了阐述。第二章,比较了当前较常用的启动、缓冲及位置控制方式的优劣势,结合本课题研究的模锻压机的实际工况,对启动、缓冲及位置控制的总体方案分别进行了设计,给出了每个运行工况下的轨迹规划曲线。第三章,确定了移动工作台关键的参数,对移动工作台启动、缓冲和位置控制系统方案进行了详细分析,设计了液压系统,给出液压原理图,根据需求对关键的液压元件进行了计算和选择,并充分地阐述选择的理由。第四章,对使用的大流量比例节流阀、启动及缓冲系统进行数学建模,对模型进行简化,分析参数对于元件或者系统的作用及影响,为后文的仿真及试验验证提供理论依据。第五章,根据前文的控制方案和轨迹规划曲线,建立比例节流阀、启动系统及缓冲系统的AMESim模型,对其进行仿真,并在现场检测移动工作台工作时的数据,将其与仿真数据进行对比,验证了仿真模型的正确性和控制方案的可行性,再指出两者的差异,分析出现差异的原因。对液压马达位置控制系统进行了控制算法方面的研究,分别设计了传统的PID控制器与模糊PID控制器,用AMESim与MATLAB/Simulink联合仿真并对比两者控制效果,其中模糊PID控制器可以针对不同质量,不同初始位置偏差的移动工作台进行位置调节并且其动态响应较快,扭矩超调较小。第六章,总结本文主要工作,阐述研究得出的结论并指出其中的不足之处,并对后续的工作及改进存在的不足做出展望。
【关键词】：移动工作台 重载 长行程 启动 缓冲 位置控制 负载口独立控制 模糊PID
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG315
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第1章 绪论13-30
• 1.1 本课题研究背景13-14
• 1.2 本课题研究对象工作概况14-18
• 1.2.1 液压机工作概况14-16
• 1.2.2 移动工作台工作概况16-17
• 1.2.3 移动工作台驱动系统设计目标17-18
• 1.3 研究现状18-27
• 1.3.1 启动系统研究现状19-20
• 1.3.2 缓冲系统的研究现状20-21
• 1.3.3 液压缓冲系统的研究现状21-24
• 1.3.4 电液位置控制系统研究现状24-27
• 1.4 本课题研究目标及意义27-28
• 1.4.1 本课题研究目标27
• 1.4.2 本课题研究意义27-28
• 1.5 本课题研究内容28-29
• 1.6 本章小结29-30
• 第2章 移动工作台驱动系统方案设计30-37
• 2.1 总体方案设计30-33
• 2.2 液压缸启动系统方案设计33-34
• 2.3 液压缸缓冲系统方案设计34-35
• 2.4 液压马达位置控制系统方案设计35-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第3章 移动工作台液压驱动系统设计37-57
• 3.1 移动工作台参数的确定37-39
• 3.1.1 导轨与移动工作台轮子间滚动摩擦因数的确定37-38
• 3.1.2 移动工作台启动缓冲阻力与阻力矩计算38-39
• 3.2 液压缸启动缓冲液压系统的设计39-48
• 3.2.1 液压缸的校核40-43
• 3.2.2 启动缓冲液压系统设计43-45
• 3.2.3 大流量比例节流阀选择45-48
• 3.3 液压马达位置控制液压系统设计48-54
• 3.3.1 齿轮设计48-50
• 3.3.2 齿条设计50-51
• 3.3.3 液压马达及减速机设计及选型51-52
• 3.3.4 位置控制系统中的比例阀的选择52-53
• 3.3.5 液压系统设计53-54
• 3.4 电机及减速机的验证计算54-56
• 3.5 本章小结56-57
• 第4章 移动工作台驱动系统数学建模及分析57-71
• 4.1 大流量比例节流阀的数学建模及分析57-63
• 4.1.1 大流量比例节流阀静态特性建模及分析57-59
• 4.1.2 大流量比例节流阀动态特性建模及分析59-63
• 4.2 液压缸启动、缓冲系统数学建模63-70
• 4.2.1 液压缸启动系统数学建模及分析63-66
• 4.2.2 液压缸缓冲系统数学建模及分析66-70
• 4.3 本章小结70-71
• 第5章 移动工作台驱动系统的仿真及试验验证71-101
• 5.1 液压缸启动系统的仿真、试验测试及分析71-78
• 5.1.1 比例节流阀AMESim模型建立及性能测试71-73
• 5.1.2 进口节流调速回路模型建立及仿真73-75
• 5.1.3 液压缸启动系统现场试验验证75-78
• 5.2 液压缸缓冲系统仿真、试验测试及分析78-82
• 5.2.1 液压缸缓冲系统控制策略及控制器78-79
• 5.2.2 液压缸缓冲系统建立及仿真79-81
• 5.2.3 液压缸缓冲系统现场试验验证81-82
• 5.3 液压马达位置控制系统仿真及分析82-99
• 5.3.1 液压马达位置控制系统的关键点83
• 5.3.2 PID位置控制系统的建立及仿真83-88
• 5.3.3 模糊PID位置控制系统的建立及仿真88-99
• 5.4 本章小结99-101
• 第6章 总结与展望101-103
• 6.1 总结101-102
• 6.2 展望102-103
• 参考文献103-108
• 附录108-112
• 作者简介112

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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本文编号：1059001