大缸径液压装缸机电液位置伺服系统的仿真研究

论文摘要

随着工程机械行业的发展,液压系统中作为执行元件的液压缸产品种类不断更新,产品数量日益增加,原有液压缸装配设备和装配方式远不能满足现有生产任务的要求。在大缸径液压缸装配过程中,液压缸缸筒和活塞杆组件的中心线快速对中是保证液压缸密封性能、产品装配质量和产品生产效率的关键点,同时也是难点。依据大缸径液压缸的装配要求和现有工业领域中液压缸装配设备的发展现状,对现有大缸径液压装缸机进行结构上的略微改动,改进支撑部分的支撑方式,采用大型、坡度较缓的V型铁作为支撑装置,借用自身重力和钢丝绳棘轮张紧器绑定其缸筒不在X方向上发生偏移,在Y方向采用自定心夹紧机构保证缸筒和活塞杆组件的中心线对中。本文重点是设计电液位置伺服调整装置,在Z方向上采用电液位置伺服控制系统进行跟踪模拟,进行液压元件选型,计算传递函数同时建立数学仿真模型,设计PID控制器,以便更快速、准确地调整被控液压缸的位置,使待装配的液压缸缸筒和活塞杆组件的中心线在Z方向上迅速找正。在X方向上,采用后部推进液压系统使活塞杆组件和缸筒迅速装配。电液位置伺服控制系统的研究是以电液伺服阀一液压缸驱动装置作为被控对象,针对系统时变性、非线性和不确定性建立线性的数学模型,设计常规PID控制器并运用MATLAB7.0/SIMULINK对PID控制器在系统阻尼比变化、加入干扰的情况下进行仿真分析,验证PID控制器具有的静态特性、动态特性和鲁棒性,最终达到大缸径液压缸装配设备的使用要求。大缸径液压缸装配设备和电液位置伺服PID控制系统的研究,具有较大的实际意义和理论参考价值,对实际生产过程中制约大缸径液压缸生产的瓶颈问题提出可信的解决方案,提高产品的内在质量和装配生产效率,从而降低产品故障率和工人的劳动强度,减少售后服务费用,提高产品信誉度并增强产品在本行业中的核心竞争力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及来源
• 1.2 液压伺服控制系统发展及应用
• 1.3 电液伺服与比例系统工作原理及组成
• 1.4 近代电液伺服控制系统面临问题
• 1.5 PID控制理论发展和研究方向
• 1.6 课题主要研究内容
• 第2章 大缸径液压装缸机结构设计
• 2.1 概述液压缸及液压缸装配注意事项
• 2.1.1 液压缸及其分类
• 2.1.2 液压缸装配及其注意事项
• 2.2 早期液压缸装配方式
• 2.2.1 液压缸手动装配
• 2.2.2 液压缸机械装配
• 2.3 现有大缸径液压缸装配方式
• 2.4 大缸径液压缸装配新方案
• 2.5 本章小结
• 第3章 液压缸电液位置伺服控制系统设计
• 3.1 大缸径液压缸电液位置伺服控制系统的结构图和原理图
• 3.1.1 大缸径液压缸电液位置伺服控制系统的结构图
• 3.1.2 大缸径液压缸电液位置伺服控制系统的原理图
• 3.2 阀控缸电液位置伺服控制系统动态特性
• 3.2.1 电液伺服阀特性分析
• 3.2.2 阀控对称液压缸动态特性方程
• 3.2.3 阀控非对称液压缸动态特性方程
• 3.2.4 大缸径液压缸电液位置伺服系统中元件的选择
• 3.2.5 阀控缸电液位置伺服系统的模型
• 3.3 电液位置伺服控制系统的非线性因素和参数时变性
• 3.3.1 电液位置伺服阀非线性因素
• 3.3.2 电液位置伺服阀时变性因素
• 3.4 电液位置伺服系统的主要控制策略及其适应性
• 3.4.1 智能PID控制策略及适应性
• 3.4.2 模糊控制策略及适应性
• 3.4.3 自适应控制策略及适应性
• 3.4.4 其他控制策略
• 3.5 本章小结
• 第4章 液压缸电液位置伺服系统建模
• 4.1 PID控制方法简介
• 4.1.1 比例控制（P）
• 4.1.2 比例积分控制（PI）
• 4.1.3 比例微分控制（PD）
• 4.1.4 比例积分微分控制（PID）
• 4.1.5 PID控制器的参数整定
• 4.2 PID控制系统建模
• 4.2.1 系统参数列表
• 4.2.2 基于Ziegler-Nichols方法的PID整定
• 4.2.3 大缸径液压缸的系统建模
• 4.2.4 未加控制后的运行结果
• 4.3 本章小结
• 第5章 液压缸电液位置伺服系统仿真
• 5.1 MATLAB/SIMULINK简介
• 5.1.1 系统仿真简介
• 5.1.2 MATLAB和SIMULINK简介
• 5.2 PID控制器的仿真
• 5.2.1 系统PID控制阶跃响应曲线
• 5.2.2 系统PID控制正弦跟踪曲线
• 5.2.3 系统PID控制阶跃响应产生的波德图
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢