锻造操作机夹钳升降液压系统建模与仿真

论文摘要

随着制造业的不断发展,对锻造机械和锻造附属设备提出了越来越高的要求。锻造操作机性能的好坏将直接影响锻造效率与锻件的生产质量。本文对锻造操作机夹钳升降液压系统进行了计算、分析与研究。为了提高液压系统的快速性、准确性与稳定性,夹钳升降液压系统采用了伺服阀控制非对称液压缸,符合现场的工况要求。本论文采用负载最佳匹配原则确定液压动力元件的参数,对部分液压元件进行了选型,采用传递函数的方法建立了夹钳升降液压系统的模型。然后,应用MATLAB/Simulink软件对夹钳前升降液压系统模型和夹钳后升降液压系统模型分别进行了动态分析与仿真,给出了系统的相关评价参数。本文在详细了解控制理论相关知识的基础上,对系统采取了模拟PID控制器校正和模糊自适应整定PID控制器校正,改进了系统的动态特性,取得了较好的控制效果,达到了工程上的使用要求。通过两种控制器的对比,可以看出模糊自适应整定PID控制具有控制灵活,自适应性强,控制精度高,稳定性好等特点,其控制效果优于模拟PID控制器,进一步实现了系统的优化。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 锻造操作机国内外发展历史与现状概述
• 1.3 锻造操作机机构概述
• 1.4 课题研究内容
• 第2章 夹钳升降液压系统的设计与计算
• 2.1 系统技术性能及要求
• 2.2 夹钳升降倾斜机构设计
• 2.3 夹钳升降机构液压系统原理图
• 2.4 前提升液压伺服系统元件选择与参数计算
• 2.4.1 前提升液压缸的控制模式
• 2.4.2 前提升液压系统动力元件参数的确定与计算
• 2.5 后提升液压伺服系统元件选择与参数计算
• 2.5.1 后提升液压缸的控制模式
• 2.5.2 后提升液压系统动力元件参数的确定与计算
• 2.6 泵的选择与计算
• 2.6.1 确定液压泵的最大工作压力
• 2.6.2 确定液压泵的流量
• 2.6.3 选择液压泵的规格
• 2.6.4 确定液压泵的驱动功率
• 2.7 管件的选择与计算
• 2.7.1 管件的材料
• 2.7.2 油管内径和管壁厚
• 2.8 蓄能器的选择
• 2.9 过滤器的选择
• 第3章 夹钳升降液压系统的建模与分析
• 3.1 数学模型的建立方法
• 3.1.1 微分方程法
• 3.1.2 传递函数法
• 3.1.3 状态空间法
• 3.1.4 功率键合图法
• 3.2 液压伺服系统模型的建立
• 3.3 液压伺服系统数学模型的建立
• 3.3.1 液压缸活塞杆外伸情况
• 3.3.2 液压缸活塞杆内缩情况
• 3.4 其他环节模型的建立
• 3.4.1 控制系统方框图
• 3.4.2 伺服放大器的传递函数
• 3.4.3 位移传感器的传递函数
• 3.4.4 伺服阀传递函数的确定
• 3.5 夹钳前升降液压系统数学模型
• 3.6 夹钳后升降液压系统数学模型
• 第4章 夹钳前升降液压系统的计算机仿真
• 4.1 液压仿真概述
• 4.2 计算机仿真软件介绍
• 4.2.1 MATLAB语言的介绍
• 4.2.2 仿真工具包Simulink的简介
• 4.3 夹钳前升降系统模型仿真参数的确定
• 4.3.1 伺服放大器的增益
• 4.3.2 位移传感器的增益
• 4.3.3 液压油液参数的确定
• 4.3.4 伺服阀参数的确定
• 4.3.5 液压缸参数的确定
• 4.4 前升降液压系统的动态特性分析
• 4.4.1 伺服放大器增益确定
• 4.4.2 伺服动力机构的特性分析
• 4.4.3 夹钳前升降系统的动态仿真
• 第5章 夹钳后升降液压系统的计算机仿真
• 5.1 夹钳后升降系统模型仿真参数的确定
• 5.1.1 伺服放大器的增益
• 5.1.2 位移传感器的增益
• 5.1.3 伺服阀参数的确定
• 5.1.4 液压缸参数的确定
• 5.2 后升降液压系统的动态特性分析
• 5.2.1 伺服放大器增益确定
• 5.2.2 伺服动力机构的特性分析
• 5.2.3 夹钳后升降系统的动态仿真
• 第6章 夹钳升降液压系统控制策略与仿真
• 6.1 模拟PID控制仿真分析
• 6.1.1 PID控制原理
• 6.1.2 基于临界比例度法的PID整定
• 6.1.3 前升降液压系统模拟PID仿真
• 6.1.4 后升降液压系统模拟PID仿真
• 6.2 模糊PID控制仿真分析
• 6.2.1 模糊控制的基本原理
• 6.2.2 模糊自整定PID参数控制策略与整定原则
• 6.2.3 前升降液压系统模糊自适应整定PID仿真
• 6.2.4 后升降液压系统模糊自适应整定PID仿真
• 第7章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢