本文關(guān)鍵詞：數(shù)控液壓墊電液控制系統(tǒng)研究

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【摘要】：近些年來,汽車工業(yè)取得了飛速的發(fā)展,汽車工業(yè)日益呈現(xiàn)出車型個性化、車身覆蓋件大型化、一體化等特征,汽車生產(chǎn)廠商對鍛壓設(shè)備的要求越來越高。為了應(yīng)對這一發(fā)展趨勢,重型壓力機(jī)必然向高精度、高效率、高柔性等方向發(fā)展,隨著數(shù)控技術(shù)和伺服技術(shù)的快速發(fā)展,數(shù)控液壓墊應(yīng)運而生。作為汽車沖壓生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備,數(shù)控液壓墊的加工性能決定了汽車覆蓋件質(zhì)量的好壞,也在一定程度上制約著汽車工業(yè)的發(fā)展。目前,數(shù)控液壓墊技術(shù)被美國、日本、德國等少數(shù)國家制造商壟斷,國內(nèi)技術(shù)水平的落后使得我國汽車制造商不得不依賴于進(jìn)口,才能夠滿足復(fù)雜的工藝需求,這導(dǎo)致制造成本的大幅度提高,為了擺脫國外的技術(shù)壟斷,提高我國汽車工業(yè)的競爭實力,需要研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)控液壓墊技術(shù)。數(shù)控液壓墊核心技術(shù)包括預(yù)加速過程的位置同步控制技術(shù)和拉壓成形過程的變壓邊控制技術(shù)。預(yù)加速過程位置／速度控制精度高,才能夠保證在上下模具接觸時的壓力沖擊小,工件不至于在接觸時由于過大的壓力沖擊而報廢；拉壓成形時變壓邊力控制技術(shù)可以有效地保證加工時壓邊力在有效壓邊力的范圍內(nèi),從而有效地提高工件的加工質(zhì)量,這是因為過大的壓邊力就會使工件發(fā)生撕裂而報廢；過小的壓邊力就會引起工件起皺報廢。針對上述問題,本文以一臺450T數(shù)控液壓墊為研究對象,對比了各類壓邊力的控制方式的優(yōu)缺點,最終選擇了伺服閥控制的液壓墊,其具有預(yù)加速環(huán)節(jié),工作節(jié)拍范圍大,位置、壓力控制精度高的特點。對位置、壓力控制分別運用PID和模糊PID控制算法進(jìn)行了分析,其中模糊PID控制算法的控制效果較為良好,體現(xiàn)了很高的適應(yīng)性。具體章節(jié)內(nèi)容分述如下：第一章,提出了本課題的研究背景,詳細(xì)的闡述了數(shù)控液壓墊變壓邊力控制技術(shù)的現(xiàn)狀,并對不同的壓邊力控制形式的優(yōu)缺點進(jìn)行了分析；對位置同步控制技術(shù)的分類、特點及發(fā)展現(xiàn)狀也進(jìn)行了詳細(xì)的說明。最后提出了本課題的研究意義,并對研究內(nèi)容做了詳細(xì)的概括。第二章,對數(shù)控液壓墊的結(jié)構(gòu)、工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,通過方案對比分析確定了伺服閥控的液壓系統(tǒng)方案,繪制了液壓原理圖,并對液壓系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了說明。此外,對液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵元件進(jìn)行了設(shè)計計算和元件選型,并充分地敘述選擇的理由。第三章,對位置控制環(huán)節(jié)、壓力控制環(huán)節(jié)、高頻響伺服閥等進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,對模型進(jìn)行了簡化計算,分析了參數(shù)對系統(tǒng)的作用及影響,為后文的仿真實驗驗證提供理論依據(jù)。第四章,建立了數(shù)控液壓墊的液壓系統(tǒng)的AMESim模型,并對核心元件高頻響伺服閥在AMESim中進(jìn)行了流量和壓力特性分析,其控制性能滿足系統(tǒng)仿真的要求。對有無預(yù)加速和預(yù)加速速度大小對接觸沖擊壓力的影響進(jìn)行了仿真分析。對位置控制系統(tǒng)和壓力控制系統(tǒng)進(jìn)行了AMESim和MATLAB/Simulink聯(lián)合仿真分析,設(shè)計了PID控制器、前饋控制器與模糊控制器,通過仿真分析控制算法的控制效果,通過對比得出模糊PID控制器控制精度高,超調(diào)量小,對于不同的控制參數(shù)表現(xiàn)出很強(qiáng)的適應(yīng)性。第五章,對實驗設(shè)備和控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計,并對實驗原理作了詳細(xì)的說明。分別運用PID控制算法和模糊PID控制算法對位置控制和壓力控制進(jìn)行了實驗驗證分析,實驗結(jié)果驗證了仿真結(jié)果的正確性,相比PID控制算法,模糊PID控制算法的控制精度高,超調(diào)量小,對于不同的控制參數(shù)體現(xiàn)了很強(qiáng)的適應(yīng)性。第六章,對本課題的研究工作進(jìn)行了總結(jié),同時指出了其中的不足和存在的問題,并對以后數(shù)控液壓墊電液控制系統(tǒng)的研究及優(yōu)化工作提出了展望。
【關(guān)鍵詞】：閥控缸 位置控制 壓力控制 模糊PID控制 AMESim/Simulink聯(lián)合仿真分析 虛擬樣機(jī)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U468.2
【目錄】：

• 致謝4-6
• 摘要6-8
• Abstract8-14
• 第1章 緒論14-28
• 1.1 數(shù)控液壓墊的研究背景14-15
• 1.2 位置控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀15-18
• 1.2.1 同步控制分類15-17
• 1.2.2 同步控制策略及算法17-18
• 1.3 壓邊力研究現(xiàn)狀18-25
• 1.3.1 壓邊力簡介18-20
• 1.3.2 壓邊力加載裝置研究現(xiàn)狀20-22
• 1.3.3 壓邊力控制形式分類22-25
• 1.4 課題研究內(nèi)容和意義25-27
• 1.4.1 課題研究內(nèi)容25-26
• 1.4.2 課題研究意義26-27
• 1.5 本章小結(jié)27-28
• 第2章 數(shù)控液壓墊液壓驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計28-42
• 2.1 數(shù)控液壓墊簡介28-29
• 2.1.1 數(shù)控液壓墊結(jié)構(gòu)28
• 2.1.2 數(shù)控液壓墊工作原理28-29
• 2.2 數(shù)控液壓墊液壓系統(tǒng)方案設(shè)計29-30
• 2.3 數(shù)控液壓墊液壓驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計及原理分析30-33
• 2.3.1 預(yù)加速運動31
• 2.3.2 壓邊力控制31-32
• 2.3.3 快速提升運動32-33
• 2.3.4 系統(tǒng)保護(hù)33
• 2.4 數(shù)控液壓墊關(guān)鍵元件選型33-41
• 2.4.1 液壓缸選型33-38
• 2.4.2 伺服閥設(shè)計計算38-39
• 2.4.3 主蓄能器設(shè)計計算39-40
• 2.4.4 主泵選型40
• 2.4.5 主泵電機(jī)選型40
• 2.4.6 控制泵選型40-41
• 2.4.7 先導(dǎo)泵電機(jī)選型41
• 2.5 本章小結(jié)41-42
• 第3章 數(shù)控液壓墊驅(qū)動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及分析42-54
• 3.1 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立42-47
• 3.1.1 位置控制系統(tǒng)建模42-46
• 3.1.2 壓力控制系統(tǒng)建模46-47
• 3.1.3 其他環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型47
• 3.2 參數(shù)計算與模型分析47-51
• 3.2.1 數(shù)學(xué)模型中參數(shù)的計算和選取47-49
• 3.2.2 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型簡要分析49-51
• 3.3 本章小結(jié)51-54
• 第4章 數(shù)控液壓墊液壓系統(tǒng)仿真分析54-88
• 4.1 數(shù)控液壓墊AMESim建模54-58
• 4.1.1 高頻響伺服閥AMESim模型及特性分析54-55
• 4.1.2 數(shù)控液壓墊AMESim仿真模型55-57
• 4.1.3 預(yù)加速效果驗證仿真分析57-58
• 4.2 位置控制系統(tǒng)的建模及仿真分析58-75
• 4.2.1 PID位置控制系統(tǒng)的建立及仿真58-65
• 4.2.2 模糊PID位置控制系統(tǒng)的建立及仿真65-75
• 4.3 壓邊力控制系統(tǒng)建模及仿真分析75-85
• 4.3.1 PID壓力控制系統(tǒng)的建立及仿真76-79
• 4.3.2 模糊PID壓力控制系統(tǒng)的建立及仿真79-85
• 4.4 本章小結(jié)85-88
• 第5章 實驗分析88-98
• 5.1 實驗裝置介紹88-90
• 5.1.1 實驗原理圖88-90
• 5.1.2 控制系統(tǒng)設(shè)計90
• 5.2 位置控制算法實驗分析90-94
• 5.2.1 PID位置控制實驗驗證分析90-93
• 5.2.2 模糊PID位置控制算法實驗分析93-94
• 5.3 壓力控制算法實驗分析94-96
• 5.3.1 PID壓力控制算法實驗驗證分析94-95
• 5.3.2 模糊PID壓力控制算法實驗驗證分析95-96
• 5.4 本章小結(jié)96-98
• 第6章 總結(jié)展望98-100
• 6.1 總結(jié)98
• 6.2 展望98-100
• 參考文獻(xiàn)100-106
• 附錄106-110

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本文編號：707531