超高压成形机的压力控制系统研究

论文摘要

在飞机、航天器和汽车制造等领域,减轻重量、节约材料一直是人们长期追求的目标,也是现代先进制造技术发展的趋势之一。超高压成形技术正是适应这种需求而提出来的一种制造空心轻体构件的新工艺,其成形件具有重量轻、刚度好、后续加工量少等优点。但是,目前国内的超高压成形工艺尚处于起步阶段,很多问题都没得到良好的解决,在实际应用中也都是属于初级阶段。本文针对超高压成形机的压力控制系统进行研究,文中综述了国内外的超高压成形技术的研究概况,阐述了超高压成形的原理和特点。在对液压成形技术进行充分调研的基础上,对液压成形机控制系统进行了整体设计。本文建立了面向超高压系统应用的阀控非对称液压缸的数学模型,并根据建立的模型运用了MATLAB仿真工具进行了仿真分析,由仿真分析得出,所建立的阀控非对称液压缸系统的数学模型能够较好的描述实际系统,能够作为理论分析的基础。并且根据超高压成形机原理特点设计了减压阀控增压缸的压力控制系统,并针对该系统建立起数学模型,通过建立对比例减压阀控制增压缸的模糊自适应PID控制系统,对控制系统进行了仿真研究,模糊PID控制能够更好的抑制系统的超调作用,具有良好的自适应性,取得了较为令人满意的控制效果。经过分析验证,所设计的系统稳定可靠。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 内高压成形技术概论
• 1.2.1 内高压成形技术原理
• 1.2.2 内高压成形技术应用与发展
• 1.3 内高压成形设备发展概况
• 1.3.1 国外内高压成形液压机发展概况
• 1.3.2 国内内高压成形液压机发展概况
• 1.4 超高压成形机的构成及其研究难点
• 1.4.1 液压机组成以及主要功能
• 1.4.2 超高压成形液压机关键技术和研究难点
• 1.5 课题的意义及主要研究内容
• 第2章 液压控制系统总体设计
• 2.1 概述
• 2.2 液压控制系统总体要求
• 2.2.1 参数要求
• 2.2.2 动作要求
• 2.3 液压系统设计方案
• 2.3.1 液压系统的组成
• 2.3.2 控制系统关键技术的研究
• 2.4 液压成形系统工作原理
• 2.5 电液比例控制的特点及其构成
• 2.5.1 电液比例控制的构成
• 2.5.2 液压机的电液比例控制系统构成
• 2.5.3 成形机电液比例控制系统方案
• 第3章 控制系统建模研究
• 3.1 前言
• 3.2 阀控非对称液压缸的数学模型
• 3.2.1 阀控非对称缸的基本方程
• 3.2.2 控制系统系统方块图
• 3.2.3 系统传递函数的简化
• 3.3 阀控液压缸传递函数计算
• 3.3.1 伺服阀传递函数
• 3.3.2 伺服放大器传递函数
• 3.3.3 系统传递函数的计算
• 3.4 比例减压阀控增压液压缸数学模型的建立
• 3.4.1 比例放大器的建模分析
• 3.4.2 比例电磁铁的建模分析
• 3.4.3 比例减压阀模型
• 3.4.4 传递函数的简化
• 3.5 减压阀控增压缸传递函数计算
• 3.5.1 增压缸传递函数
• 3.5.2 反馈元件模型
• 3.5.3 电液比例减压阀控制内高压回路传递函数计算
• 第4章 成形机液压系统仿真研究
• 4.1 PID控制器的设计与整定
• 4.1.1 PID控制原理
• 4.1.2 数字PID控制算法
• 4.1.3 对于数字PID控制算法的改进
• 4.1.4 阀控非对称缸同步控制系统PID控制器的设计
• 4.1.5 PID控制器参数的整定方法
• 4.2 Simulink控制系统仿真简介
• 4.3 阀控非对称液压缸控制系统的仿真
• 4.3.1 控制系统的仿真框图
• 4.3.2 系统的频域分析
• 4.3.3 阀控非对称液压缸的仿真响应曲线分析
• 4.4 超高压成形机压力控制系统仿真
• 4.4.1 系统仿真框图的建立
• 4.4.2 系统的频域分析
• 第5章 压力控制系统的模糊PID控制研究
• 5.1 模糊控制理论
• 5.1.1 模糊控制理论概述
• 5.1.2 模糊控制系统的构成
• 5.1.3 模糊控制的基本原理
• 5.2 模糊PID控制基本原理
• 5.3 模糊PID控制器设计
• 5.3.1 系统的输入输出变量的确定
• 5.3.2 隶属度函数的确定
• 5.3.3 模糊规则的编辑
• 5.3.4 模糊推理过程
• 5.4 控制系统的模糊PID仿真及其结果
• 第6章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢