微能耗压边系统数值模拟及实验研究

论文摘要

当前,液压技术在实现高压、高速、大功率、低噪声、高可靠性、高度集成化等方面都取得了重大进展,在完善发展比例控制、伺服控制、开发数字控制技术以及机电液一体化方面也有许多新成就。同时,随着科学技术的进步,以及对液压机性能和产品竞争力要求的提高,高效率、低能耗、高控制性能等正成为液压技术的主要发展动向。液压机微能耗压边节能原理的提出紧密结合了当今液压技术的发展动向,顺应了液压机的节能趋势。在查阅国内外相关资料基础上,针对板料拉深成形的压力机提出了以能量回收为主要实现途径的节能技术方案。本研究课题主要是研究如何将顶出缸（或压边缸）排出液体的压力能借助补偿缸,转化为主滑块的工作能而加以利用,以及压边压力伺服控制的实现及其性能。本文首先运用能量法推导了单动拉深液压机的两种压边方式即传统液压垫压边方式和液压垫-补偿缸压边方式的能量损失表达式,通过比较,得出后者在压边节能方面存在优势。运用MATLAB/SIMULINK对微能耗压边系统的两种简化物理模型,即阀控封闭容腔模型和阀控单出杆缸控封闭容腔模型进行数字建模、仿真,其结果表明该系统的快速性、稳定性等性能指标理想,且便于工程实现,有很好的应用前景。最后,开发LabVIEW系统控制程序并利用实验室现有设备,进行软、硬件结合,完成了微能耗压边系统的实验研究。通过对实验、仿真数据的分析和比较,证明微能耗压边系统具有较好的稳定性,符合控制性能要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 液压技术的发展方向及节能技术运用
• 1.2.1 液压技术的发展动向
• 1.2.2 液压系统的能量损失
• 1.2.3 液压节能技术的应用
• 1.3 新型微能耗压边系统的应用
• 1.4 本课题选题的意义及论文结构安排
• 第2章 单动拉深液压机压边能量损耗分析
• 2.1 传统液压垫压边系统的能量损失
• 2.2 液压垫—补偿缸压边系统能量损失
• 2.2.1 液压垫—补偿缸封闭液压容腔的能量变化
• 2.2.2 蓄能器的能量输出
• 2.3 能量损失比较分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 封闭容腔液体压力伺服控制理论分析及数值模拟
• 3.1 封闭容腔液体压力伺服控制的数学模型与LQR 最优控制
• 3.1.1 阀控封闭容腔模型Ⅰ的基本方程、系统框图及传递函数
• 3.1.2 单出杆缸控制封闭容腔模型Ⅱ的基本方程、系统框图及传递函数
• 3.1.3 LQR 最优控制
• 3.2 封闭容腔压力伺服控制系统的仿真
• 3.2.1 阀控封闭容腔模型Ⅰ主要环节参数
• 3.2.2 阀控封闭容腔模型Ⅰ控制系统Simulink 仿真分析
• 3.2.3 单出杆缸控封闭容腔模型Ⅱ主要环节参数
• 3.2.4 单出杆缸控封闭容腔模型Ⅱ控制系统Simulink 仿真分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 微能耗压边系统的实验研究
• 4.1 电液伺服系统的方案设计
• 4.1.1 计算机控制系统工作原理
• 4.1.2 控制系统的主要硬件
• 4.2 微能耗压边电液伺服控制系统的软件设计
• 4.2.1 LabVIEW 简介
• 4.2.2 LabVIEW 的特点
• 4.2.3 用LabVIEW 设计虚拟仪器的方法
• 4.2.4 LabVIEW 的仪器驱动程序
• 4.3 控制系统的LabVIEW 编程
• 4.3.1 微能耗压边系统控制程序
• 4.3.2 模拟信号采集子程序和输出子程序
• 4.3.3 控制系统的人机界面
• 4.4 微能耗压边系统实验研究
• 4.4.1 微能耗压边压力控制系统的液压原理图
• 微能耗压边压力控制系统的液压原理图如图4-10 所示
• 4.4.2 微能耗压边液压系统设计方案及实物
• 微能耗压边液压系统设计方案如图4-11 所示
• 4.4.3 微能耗压边液压机本体设计方案
• 微能耗压边液压机本体设计方案如图4-13 所示
• 4.4.4 压力传感器的标定
• 4.4.5 微能耗压边系统的实验数据采集
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介