基于虚轴原理的液压折弯机同步控制研究

论文摘要

虚拟主轴同步控制策略是20世纪90年代末发展起来的,是解决同步控制中各个运动轴的运动同步性问题的一种新型控制策略。近年来,该同步控制策略在电机运动同步控制中已取得良好效果,并在液压伺服同步控制领域开始受到关注。目前,国内外对于液压系统中的运动同步问题以及虚拟主轴在液压同步控制中应用的研究涉及较少。本课题针对这一情况,选用液压折弯机作为研究对象,进行了基于虚拟主轴同步控制策略的液压伺服系统研究。本文主要内容包括以下几个方面：一、结合液压折弯机实现同步控制的发展状况,论述了液压伺服同步系统的组成、分类及其实现形式,针对液压伺服同步系统的特点以及液压折弯机通常所采用的主从式和交叉耦合式（同等式）同步控制策略存在的缺陷,提出了本课题研究的同步控制策略。二、根据选用的WC67Y-100/3200型液压折弯机的工作原理和各个机械构件的特性,推导和建立了该折弯机的液压伺服驱动系统和电机驱动定位系统的数学模型（数学传递函数）。三、基于液压折弯机常用的两种主从式和交叉耦合式（同等式）同步控制策略的研究分析,在运动同步控制采用虚拟轴同步控制策略的基础上,建立起适用于液压折弯机的虚拟主驱动系统的同步控制策略。四、针对液压折弯机各个驱动系统存在的非线性、时变性和大惯性等特点,分别采用PID、模糊控制和模糊PID三种控制方式建立起三种控制器,并在Simulink环境下进行系统仿真。同时与主从式同步控制策略在相同控制方式作用下的仿真结果进行比较。实验仿真结果表明,采用虚拟主轴同步控制策略的液压折弯机同步控制系统可以获得比采用主从式同步控制策略更好的跟随性、稳态性能和抗干扰性,保证了液压折弯机运动的同步性和稳定性,实现了虚拟主轴在液压伺服同步系统中的应用。同时,仿真结果还表明控制方式的不同对系统动态特性的影响也不同,为工作人员选择液压折弯机控制器提供了有益的参考。本文所进行的同步控制研究将进一步推动虚拟主轴同步控制策略在液压同步控制领域的应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 液压折弯机的发展概况
• 1.2 液压伺服同步系统
• 1.2.1 液压伺服同步系统的组成
• 1.2.2 液压伺服同步系统的分类
• 1.2.3 液压伺服同步系统的控制策略
• 1.3 课题提出与主要研究内容
• 1.3.1 课题的提出
• 1.3.2 课题的主要研究内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 液压折弯机同步系统数学建模
• 2.1 液压折弯机的结构及工作原理
• 2.1.1 液压折弯机的结构
• 2.1.2 液压折弯机的工作原理
• 2.2 同步系统各机构的数学模型
• 2.2.1 液压缸的传递函数
• 2.2.2 液压伺服阀传递函数的确定
• 2.2.3 伺服阀驱动电路及位移传感器的传递函数
• 2.3 液压伺服系统传递函数的计算
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于虚轴原理的液压折弯机同步系统
• 3.1 虚轴原理
• 3.1.1 虚拟轴概述
• 3.1.2 多电机机械设备虚拟主轴的建立
• 3.1.3 虚拟主轴同步控制策略
• 3.2 液压折弯机的虚拟主轴同步控制策略研究
• 3.2.1 液压折弯机虚拟主轴的建立
• 3.2.2 液压折弯机的虚拟主轴同步控制策略
• 3.3 本章小结
• 第四章 液压折弯机同步控制系统控制器的设计
• 4.1 PID控制
• 4.1.1 PID控制原理
• 4.1.2 PID控制器设计
• 4.2 模糊控制
• 4.2.1 模糊控制基本原理
• 4.2.2 模糊控制器设计
• 4.3 模糊PID控制
• 4.3.1 模糊PID控制基本原理
• 4.3.2 模糊PID控制器的设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 液压折弯机同步控制仿真及分析
• 5.1 仿真软件相关参数设置
• 5.2 液压折弯机同步控制系统仿真图
• 5.3 同步系统的仿真与分析
• 5.3.1 PID控制方式下的仿真与分析
• 5.3.2 模糊控制方式下的仿真与分析
• 5.3.3 模糊PID控制方式下的仿真与分析
• 5.4 仿真结果综合分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文