全纤维曲轴锻造液压机同步控制研究

发布时间：2017-07-04 10:21

  本文关键词：全纤维曲轴锻造液压机同步控制研究

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【摘要】：曲轴是船舶、汽车发动机的关键部件,被誉为柴油机的“心脏”,机械性能良好和可靠性高的大中型全纤维曲轴对船舶、汽车运行的平稳性和安全性至关重要。全纤维曲轴锻造液压机是生产全纤维曲轴的专用成形装备,该液压机的镦粗双驱动液压缸同步控制性能和镦粗缸-弯曲缸协调控制的性能对全纤维曲轴的成形质量和成形效率具有很大的影响,为提高液压机的同步控制和协调控制性能,需重点解决液压控制系统普遍存在的非线性及负载干扰对控制性能产生的不利影响,本文针对全纤维曲轴锻造液压机液压同步及协调控制系统开展研究工作,研究成果对全纤维曲轴液压机控制性能的改善具有理论指导和实践意义。本文研究工作如下:(1)建立NT-R法全纤维曲轴专用液压机三维本体模型,在分析其组成机构、工艺工程以及液压控制原理的基础上,采用机理建模法建立全纤维曲轴锻造液压机同步控制系统双输入双输出的耦合数学模型以及弯曲系统的数学模型并搭建其MATLAB/Simulink仿真模型,重点研究电液比例阀的死区、镦锻缸的泄漏对同步控制性能的影响,同时研究同步控制系统在典型负载力下各通道输出位移的耦合特性。(2)针对同步控制系统中存在的负载力对输出位移的耦合作用,将同步控制系统的传递函数框图转化为标准的V规范耦合对象,采用基于反馈补偿的输入和负载干扰全解耦控制方法建立补偿解耦环节的数学模型,进行相应的仿真研究,分析该补偿解耦方法对同步控制系统解耦的控制效果。(3)针对同步控制系统负载存在偏载力干扰的特点,设计鲁棒性好、适应能力强的交叉耦合模糊PID控制器,将其与解耦控制算法相结合,对同步控制系统在多种类型的偏载力作用下进行仿真研究,分析其同步控制性能;提出基于速度前馈的主从式PID镦-弯协调控制策略,分析弯曲缸与镦锻缸的协调控制。(4)搭建同步控制系统实验台。实验研究同一型式不同负载力对液压缸同步误差的影响;对同步控制系统的耦合特性、交叉耦合模糊PID控制器、基于速度前馈的主从式PID协调控制方法进行原理性的实验验证,验证本文的理论以及提出的控制策略的可行性。
【关键词】：全纤维曲轴锻造液压机 曲轴弯曲-镦锻方法 同步与协调控制 解耦控制 模糊PID控制
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG315.4;TP273
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 绪论12-26
• 1.1 课题来源及研究背景和意义12-14
• 1.1.1 课题来源12
• 1.1.2 课题研究背景12-13
• 1.1.3 课题研究的意义13-14
• 1.2 模锻液压机发展现状14-15
• 1.3 液压机同步控制系统的发展现状15-18
• 1.4 液压机同步控制技术及控制策略研究现状18-24
• 1.4.1 液压机同步控制技术研究现状18-22
• 1.4.2 液压同步控制策略发展现状22-24
• 1.5 论文主要研究内容24-26
• 第2章 全纤维曲轴锻造液压机数学建模26-45
• 2.1 引言26
• 2.2 全纤维曲轴锻造液压机26-33
• 2.2.1 全纤维曲轴锻造液压机镦锻原理26-27
• 2.2.2 全纤维曲轴锻造液压机结构分析27-29
• 2.2.3 全纤维曲轴锻造液压机工艺过程29-30
• 2.2.4 肘杆机构分析30-33
• 2.3 液压系统原理图33-36
• 2.3.1 液压机的主要技术参数33
• 2.3.2 液压机液压控制系统的选择33-34
• 2.3.3 液压系统原理图设计34-36
• 2.4 全纤维曲轴锻造液压机液压系统数学建模36-44
• 2.4.1 镦锻缸同步控制系统数学建模36-40
• 2.4.2 弯曲控制系统数学建模40-44
• 2.5 本章小结44-45
• 第3章 全纤维曲轴锻造液压机同步控制仿真研究45-61
• 3.1 引言45
• 3.2 同步控制系统Simulink仿真模型搭建45-50
• 3.2.1 MATLAB/Simulink软件简介45
• 3.2.2 同步控制系统仿真模型搭建45-49
• 3.2.3 弯曲控制系统仿真模型搭建49-50
• 3.3 同步控制影响因素的分析50-55
• 3.3.1 电液比例阀死区特性50-51
• 3.3.2 执行机构参数特性差异51-52
• 3.3.3 典型负载力下两通道之间的耦合影响52-55
• 3.4 同步控制系统的解耦55-60
• 3.4.1 同步控制系统V规范形式转化55-57
• 3.4.2 基于反馈补偿的输入和负载干扰全解耦控制57-60
• 3.5 本章小结60-61
• 第4章 同步控制与协调控制策略研究61-77
• 4.1 引言61
• 4.2 交叉耦合模糊PID同步控制器设计61-67
• 4.2.1 交叉耦合模糊PID同步控制器原理61-63
• 4.2.2 交叉耦合模糊PID同步控制器设计63-67
• 4.3 交叉耦合模糊PID同步控制模型的搭建67-68
• 4.3.1 模糊PID控制器的Simulink仿真模型67-68
• 4.4 同步控制系统仿真研究68-72
• 4.4.1 典型负载力作用下同步控制仿真研究69-70
• 4.4.2 复杂负载力作用下同步控制仿真研究70-72
• 4.5 镦-弯协调控制初步研究72-75
• 4.5.1 镦-弯协调控制原理探讨72-74
• 4.5.2 镦-弯协调控制仿真研究74-75
• 4.6 本章小节75-77
• 第5章 实验验证77-92
• 5.1 引言77
• 5.2 同步控制实验台简介77-82
• 5.2.1 实验台液压原理及组成77-80
• 5.2.2 实验台控制原理及组成80-82
• 5.3 原理验证实验分析82-91
• 5.3.1 典型负载力下的液压缸输出位移分析82-85
• 5.3.2 同步控制系统耦合特性实验分析85-86
• 5.3.3 交叉耦合模糊PID同步控制器可行性验证86-89
• 5.3.4 协调控制策略的原理性验证89-91
• 5.4 本章小结91-92
• 结论92-94
• 参考文献94-100
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务和主要成果100-101
• 致谢101

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本文编号：517417