基于神经网络的板簧成形电液伺服系统研究与仿真

论文摘要

随着国内汽车工业的迅猛发展,变截面板簧的社会需求量巨大且日益增加,但受限于生产设备与工艺,现在变截面板簧的产能不能满足市场需求。变截面板簧生产的关键和难点是控制轧辊的协调运动从而使工件获得理想的变截面形状。本文对变截面板簧成形工艺进行分析,结合实际生产设备提出单道次变截面板簧成形工艺,并进行理论分析和数学建模;对工艺所采用的电液伺服控制系统进行设计,并建立相应的数学模型,根据实际液压系统的应用特点,对数学模型进行相应简化,并对电液伺服系统进行稳定性分析和误差分析;采用PID神经网络算法智能控制板簧成形电液伺服系统;对单道次板簧成形工艺进行仿真实验。针对板簧成形电液伺服系统的结构特点,分单变量PID神经网络控制系统和两变量PID神经网络控制系统,分别进行系统结构和算法分析、系统稳定性分析,并根据存在的问题进行算法改进;根据改进的控制算法,编制Matlab仿真程序;依据所设计的电液伺服系统原理图,设计基于神经网络的板簧成形电液伺服控制系统,利用神经网络来智能控制板簧成形设备,使轧辊能够协调运动。对基于神经网络的单变量和两变量板簧成形电液伺服控制系统分别进行仿真,运用MATLAB7.0对控制器输出端加入干扰的情况进行仿真实验和分析,证明系统有一定的抗干扰能力;对基于神经网络的单道次板簧成形电液伺服控制系统进行仿真实验,通过图形分析,可知单道次成形理论成立,可以满足控制精度的要求。基于神经网络的变截面板簧成形电液伺服控制系统的研究具有较大的理论价值和实际指导意义,可以提高变截面板簧的生产效率和生产质量,增强产品在行业中的竞争力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 变截面板簧的生产现状
• 1.2 液压伺服控制系统
• 1.2.1 液压伺服控制系统的组成
• 1.2.2 液压伺服控制系统的分类
• 1.2.3 液压伺服控制系统的特点
• 1.3 液压伺服系统的智能控制
• 1.4 课题来源和主要研究内容
• 第二章 变截面板簧成形工艺分析
• 2.1 变截面板簧的结构特征
• 2.2 变截面成形工艺
• 2.3 单道次板簧成形工艺的提出
• 2.4 单道次板簧成形理论基础与数学模型
• 2.5 本章小结
• 第三章 板簧成形电液伺服控制系统的设计
• 3.1 液压伺服控制系统的工作原理
• 3.2 板簧成形电液伺服控制系统的结构
• 3.3 板簧成形电液伺服控制系统的原理
• 3.4 板簧成形电液伺服控制系统的数学模型
• 3.4.1 伺服放大器
• 3.4.2 电液伺服阀
• 3.4.3 非对称液压缸
• 3.4.4 位移传感器
• 3.4.5 液压元件选型及参数确定
• 3.5 简化数学模型
• 3.6 板簧成形电液伺服控制系统的稳定性分析
• 3.6.1 乃奎斯特稳定判据
• 3.6.2 伯德稳定判据
• 3.6.3 系统的稳态误差分析
• 3.7 电液伺服控制系统的非线性因素和参数时变性
• 3.7.1 伺服阀的死区非线性
• 3.7.2 阀控液压缸参数的时变性
• 3.8 本章小结
• 第四章 PID神经网络及其控制系统研究
• 4.1 PID控制及其与神经网络的结合
• 4.1.1 传统PID控制的特点
• 4.1.2 PID控制和神经网络的结合
• 4.2 PID神经网络的特点和算法
• 4.2.1 PID神经网络的主要特点
• 4.2.2 PID神经元的结构
• 4.2.3 PID神经网络的基本形式
• 4.3 单变量PID神经网络控制系统
• 4.3.1 SPIDNN控制系统的结构
• 4.3.2 SPIDNN控制系统的前向算法
• 4.3.3 SPIDNN控制系统的反传学习算法
• 4.3.4 SPIDNN控制系统的稳定性分析
• 4.3.5 SPIDNN控制系统的改进
• 4.4 两变量PID神经网络控制系统
• 4.4.1 两变量PIDNN控制系统的结构
• 4.4.2 两变量PIDNN控制系统的稳定性分析及改进
• 4.5 基于神经网络的板簧成形电液伺服控制系统设计
• 4.6 本章小结
• 第五章 单道次板簧成形电液伺服控制系统仿真
• 5.1 基于神经网络的V轧成形电液伺服控制系统仿真
• 5.1.1 数学模型处理
• 5.1.2 编写仿真程序
• 5.1.3 仿真结果分析
• 5.2 基于神经网络的H轧成形和拉料电液伺服控制系统仿真
• 5.3 单道次板簧成形电液伺服控制系统仿真
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间公开发表论文及著作情况