巨型模锻液压机主动同步控制系统研究

论文摘要

巨型模锻压机用于轻金属及其合金的大型模锻件的生产,也用于各种低塑性高强度钢、耐热钢以及碳素钢和低合金钢等黑色金属模锻件的生产,在国防和航空工业的大型模锻件生产中有着举足轻重的作用。由于液压系统的非线性,时变性,多缸运动交叉耦合影响;加工零件的非对称性产生的锻造偏心距等影响,导致活动横梁在运行过程中发生倾斜,影响工件的加工精度。在以往的大型锻压机中都是采用在活动横梁的下四角布置一套被动同步纠偏系统,这样不但增加设备开发维护的费用,而且在一些特殊的液压机由于结构和空间尺寸问题,不能布置被动同步系统。本文紧密结合巨型模锻液压机同步控制的实际应用问题,提出一种基于多点驱动的主动同步控制方案,并开展了理论与实验研究,其主要内容为：(1)设计了巨型模锻液压机多点驱动的主动同步控制系统；建立了以活动横梁为中心的多输入多输出数学模型；提出了保证压机良好控制性能的现代智能控制策略。(2)研究了巨型模锻液压机主动同步控制系统的多通道解耦控制策略。仿真研究表明解耦后的系统对参数波动抑制性不强,当系统工况条件复杂多变、负载变化范围大时,不宜采用依赖精确数学模型的解耦算法。(3)为了解决非线性参数波动对系统的影响,设计了主动同步控制系统的鲁棒控制器。仿真研究表明,该控制策略可以有效地调节系统的同步误差,并对系统参数波动的抑制性强。(4)搭建了中南大学315T液压机实验平台,基于主动同步控制方案进行了具体的实验测试；实验结果表明本文提出的控制策略可以使系统有效地达到各项性能指标与要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 液压机的特点
• 1.3 液压机同步控制系统发展现状
• 1.3.1 巨型模锻压机同步纠偏系统的特点
• 1.3.2 巨型压机采用的几种同步纠偏方案
• 1.4 巨型模锻液压机主动同步系统
• 1.4.1 多液压缸主动同步系统的发展现状
• 1.4.2 多液压缸主动同步控制技术研究现状
• 1.5 课题研究内容与论文结构
• 1.5.1 论文研究内容
• 1.5.2 论文结构
• 第二章 巨型模锻液压机主动同步系统设计与数学建模
• 2.1 巨型模锻液压机整机设计
• 2.2 巨型模锻液压机主动同步控制系统设计
• 2.2.1 巨型模锻液压机主动同步液压系统
• 2.2.2 巨型模锻液压机主动同步液压系统油路分析
• 2.2.3 巨型模锻液压机主动同步系统的纠偏原理
• 2.2.4 主动同步系统的精度要求
• 2.3 巨型模锻液压机主动同步系统数学建模
• 2.3.1 主动同步控制系统的力学模型
• T'>2.3.2 计算主缸平衡力矩M_T
• I'>2.3.3 计算外扰力矩M_I
• 2.4 巨型模锻液压机主动同步系统参数确定
• 2.5 开环情况下巨型模锻液压机主动同步系统仿真分析
• 2.5.1 巨型模锻液压机主动同步系统的传递函数矩阵
• 2.5.2 开环情况下巨型模锻液压机主动同步系统仿真
• 2.6 本章小结
• 第三章 巨型模锻液压机主动同步系统解耦控制研究
• 3.1 主动同步系统解耦控制基本原理
• 3.1.1 状态反馈解耦控制
• 3.1.2 解耦控制器极点配置
• 3.2 巨型模锻液压机主动同步系统解耦控制仿真与分析
• 3.2.1 巨型模锻液压机主动同步控制系统解耦系统极点配置
• 3.2.2 仿真分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 巨型模锻液压机主动同步控制系统鲁棒调节器设计
• 4.1 鲁棒调节器设计
• 4.2 巨型模锻液压机主动同步控制系统鲁棒调节器控制仿真与分析
• 4.2.1 鲁棒调节器控制仿真
• 4.2.2 主动同步系统鲁棒调节控制参数波动分析
• 4.3 解耦控制与鲁棒调节器对系统调节性能比较分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 液压机实验平台设计与实验
• 5.1 液压机实验平台主动同步控制系统的硬件组成
• 5.1.1 液压机整机结构
• 5.1.2 液压执行元件
• 5.1.3 同步偏差检测元件
• 5.2 液压机实验平台电气控制系统设计
• 5.3 液压机实验平台软件设计
• 5.4 液压机实验平台人机界面设计
• 5.5 鲁棒调节器控制实验
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 结论
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间的主要研究成果