PL50型电液伺服疲劳试验机系统设计及研究

论文摘要

电液伺服疲劳试验机作为一种试验设备,在材料试验、新型材料开发、产品设计、产品质量监督以及质量控制等方面也都发挥着重要的作用。由于涉及到机械、液压、电子、材料、测量、自动控制等许多技术领域,并且还综合了近代闭环伺服、数字显示、机电一体化以及电子计算机等高新技术,因此具有很强的跨学科性。随着现代科学技术的发展,人们更加重视动态疲劳试验,疲劳试验机的整体水平也在不断提高,它已成为飞机、汽车等机械行业中零件的疲劳强度和寿命试验不可缺少的设备。本文对疲劳试验机的液压及电控系统进行了简要的介绍。根据试验机系统设计要求,设计液压系统原理图,并计算系统主要参数。以阀控对称缸为模型,分析各环节特点,建立系统的传递函数,并进行系统稳定性分析。电液伺服疲劳试验机的性能主要取决于控制系统。常规PID控制原理简单,易于实现,但超调量大,无法实现非线性系统的精确控制。然而自适应模糊PID控制器基于专家系统,对PID参数在线自调整和自寻优,在系统的动、静态性能方面都有很佳的控制效果,且控制精度非常高,控制器的自适应和自学功能较强。本文采用西门子公司S7-200系列PLC,其结构紧凑、功能强,并具有很高的性价比。利用S7-200系列PLC对系统进行电气控制,根据系统控制功能选择CPU224模块及EM223扩展模块,使用STEP 7-Micro/WIN V4.0编程软件绘制梯形图,实现电气顺序控制功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 疲劳试验机简介
• 1.3 疲劳试验机的研究现状与发展趋势
• 1.4 课题的意义
• 1.5 本课题研究的内容及主要工作
• 第2章 电液伺服疲劳试验机系统设计
• 2.1 前言
• 2.2 电液伺服疲劳试验机系统组成
• 2.3 系统主要元件参数计算及选型
• 2.3.1 负载特性分析
• 2.3.2 液压伺服缸的选择
• 2.3.3 电液伺服阀的选择
• 2.3.4 液压缸的选择
• 2.3.5 蓄能器的选择
• 2.3.6 液压辅件的选择
• 第3章 伺服系统建模及动态分析
• 3.1 前言
• 3.2 液压伺服系统建模
• 3.2.1 阀控对称缸模型
• 3.2.2 电液伺服阀模型
• 3.2.3 伺服放大器模型
• 3.2.4 位移传感器模型
• 3.3 系统模型确定
• 第4章 自适应模糊PID控制器设计
• 4.1 电液伺服系统的控制策略
• 4.2 PID控制原理
• 4.3 PID控制器参数对系统性能的影响
• 4.4 PID控制器参数整定
• 4.5 未加控制器试验机仿真分析
• 4.6 自适应模糊PID控制器设计
• 第5章 可编程控制器设计
• 5.1 PLC概述
• 5.1.1 PLC特点
• 5.1.2 PLC用途
• 5.1.3 PLC的基本组成及功能
• 5.2 Siemens S7-200系列PLC特征
• 5.2.1 Siemens S7-200系列PLC介绍
• 5.2.2 Siemens S7-200 PLC的工作原理
• 5.3 PLC硬件设计
• 5.3.1 电控系统实现功能
• 5.3.2 系统I/O确定
• 5.3.3 控制顺序确定
• 5.3.4 接线原理图
• 5.4 电控系统的抗干扰设计
• 5.4.1 干扰的产生和耦合方式
• 5.4.2 干扰的抑制技术
• 第6章 控制系统软件设计
• 6.1 STEP 7-Micro/WIN V4.0编程软件简介
• 6.2 STEP 7编程语言
• 6.3 STEP 7编程的特点
• 6.3.1 STEP 7程序结构
• 6.3.2 符号表与变量声明表
• 6.4 编制应用程序
• 6.5 控制过程分析
• 6.6 程序测试和修改
• 第7章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录