矿用编环机伺服控制系统设计

发布时间：2017-09-05 04:14

  本文关键词：矿用编环机伺服控制系统设计

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【摘要】：当今社会煤炭仍然是我国不可或缺的主要资源,提高煤炭的生产能力对于国民经济的发展具有特别重要的意义。而要提高煤炭产量就要提高刮板输送机的承载能力,矿用链条作为煤炭刮板输送机上的传动链,是该设备的关键件和易损件。因此,矿用链条的设计与制造是提高我国煤炭产量的关键,对大规格矿用链条的研制迫在眉睫。本文首先介绍了国内外制链技术的发展现状,分析了现有编环机制造工艺的特点,针对大规格链条节距和环长一致性的要求,采用了一种基于PLC与电液伺服控制系统相结合的编环机设计方案,对影响环形重要参数的左右整形及一次、二次定位采用电液伺服阀进行控制,以提高控制精度。其次,以电液伺服控制系统为研究对象,通过MATLAB软件采用混沌粒子群算法对伺服阀参数进行优化,提高伺服阀的动态特性。用Simulink仿真软件建立了电液位置伺服控制系统的数学模型,并且分析了其静态、动态特性和参数变化对系统的影响。同时对于电液位置伺服系统响应速度快和参数时变性的特点,分别采用PID控制和自整定模糊PID控制进行仿真研究。观察仿真结果可以发现,PID控制能有效提高系统响应速度,但是参数变化下的适应度还需完善;后应用自整定模糊PID技术在有效保持系统鲁棒性的基础上,提高了系统的响应速度。最后,结合前期的研究和分析完成编环机伺服控制系统,采用3只电液伺服阀,分别控制编环机的左右整形及一次、二次定位,同时设计和制造了伺服放大器。采用触摸屏显示编环机工作状态,并可以添加、修改各种规格的弯环参数。生产时,直接调用某一型号的规格,则该规格的所有参数自动下载到PLC中。本编环机系统通过PLC完成自动编环,针对环的宽度和长度,结合电液伺服控制系统进行精确控制,大大提高了系统的稳定性、精确度和生产效率,具备参数整定功能,定位精度达到0.1mm。
【关键词】：矿用编环机 混沌粒子群算法 电液伺服控制 自整定模糊PID PLC
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD63;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 选题的意义和实用价值12
• 1.2 矿用链国内外发展现状与趋势12-16
• 1.2.1 国外发展现状14
• 1.2.2 国内发展现状14-15
• 1.2.3 发展趋势15-16
• 1.3 制链行业技术现状、存在的问题与发展趋势16-18
• 1.3.1 制链行业技术现状16
• 1.3.2 存在的问题16-17
• 1.3.3 制链技术的发展趋势17-18
• 1.4 研究内容与研究方法18-20
• 1.4.1 研究对象选取18
• 1.4.2 研究内容18-20
• 第2章 编环机控制系统方案设计20-24
• 2.1 编环工艺的分析和选择20
• 2.2 编环工艺过程20-22
• 2.3 编环机控制系统的设计方案22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 电液伺服阀的参数优化24-40
• 3.1 电液伺服系统简介24-25
• 3.1.1 电液伺服系统的分类24
• 3.1.2 电液伺服系统基本构成及工作原理24-25
• 3.1.3 电液伺服控制系统的优缺点25
• 3.2 电液伺服阀25-32
• 3.2.1 电液伺服阀的一般构成及分类25-26
• 3.2.2 常用电液伺服阀的结构形式及其特点26-29
• 3.2.3 电液伺服控制系统的主要性能参数29-31
• 3.2.4 电液伺服阀的选型与应用31-32
• 3.3 伺服阀的参数优化32-38
• 3.3.1 伺服阀模型的优化33-34
• 3.3.2 混沌粒子群算法的实现34-36
• 3.3.3 参数优化效果及分析36-38
• 3.4 本章小结38-40
• 第4章 电液位置伺服系统的设计与分析40-62
• 4.1 电液伺服控制系统的设计40-44
• 4.1.1 控制方案的确定40-41
• 4.1.2 确定控制系统的执行元件类型41-42
• 4.1.3 确定控制系统的静态设计42
• 4.1.4 控制系统的供油压力选择42-43
• 4.1.5 伺服阀规格的确定43
• 4.1.6 反馈传感器、放大器等元件的选择43-44
• 4.2 电液位置伺服系统的数学模型44-49
• 4.2.1 液压动力元件的传递函数44-47
• 4.2.2 电液伺服阀的传递函数47
• 4.2.3 伺服放大器的传递函数47-48
• 4.2.4 位移传感器的传递函数48
• 4.2.5 位置伺服系统的数学模型48-49
• 4.3 系统仿真与特性分析49-54
• 4.3.1 电液位置伺服控制系统的参数计算49-50
• 4.3.2 电液位置伺服控制系统的仿真与分析50-54
• 4.4 电液位置伺服系统的智能控制54-61
• 4.4.1 PID控制系统的设计54-56
• 4.4.2 自整定模糊PID控制系统的设计56-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第5章 控制系统的硬件设计62-74
• 5.1 PLC控制系统的设计62-65
• 5.1.1 PLC的选型和设计62-64
• 5.1.2 系统编程64-65
• 5.2 伺服放大器的设计65-68
• 5.3 触摸屏的设计68-73
• 5.4 本章小结73-74
• 总结与展望74-76
• 参考文献76-80
• 攻读学位期间发表的学术论文80-82
• 致谢82-83
• 详细摘要83-85

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本文编号：795745