電液步進(jìn)缸的建模與仿真
發(fā)布時(shí)間:2020-12-19 16:50
本論文以日本石川島播磨重工業(yè)株式會(huì)社(ISHIKAWAJIMA-HARIMA HEAVY INDUSTRIES CC. LTD)生產(chǎn)的一種電液步進(jìn)缸為研究對(duì)象,詳細(xì)研究了內(nèi)置式電液步進(jìn)缸的性能、組成、工作原理及控制方式等。本論文分析了該電液步進(jìn)缸的基本工作原理,把其簡化為三通閥控制差動(dòng)缸的物理模型,在此基礎(chǔ)上利用已知系統(tǒng)和元件的參數(shù)建立了數(shù)學(xué)模型,該模型能夠準(zhǔn)確體現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)特性。本文在建立的合理的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,用MATLAB軟件對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性作了分析。并且利用MATLAB軟件的Simulink仿真出來反映電液步進(jìn)缸系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的曲線。對(duì)仿真的結(jié)果分析,雖然得到的結(jié)果能夠滿足系統(tǒng)的控制要求,但是仍存在一些不足。根據(jù)以上對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的分析,本文在詳細(xì)了解控制理論等相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上,把PID控制器引入了系統(tǒng),使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性得到改進(jìn),控制效果也得到了一定的提高。為進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能,本文最后介紹了模糊控制,引入了一種模糊自適應(yīng)PID控制方法,仿真結(jié)果表明這種控制方法具有較好的響應(yīng)能力、具有較高的穩(wěn)定性,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)性能的優(yōu)化。
【文章來源】:東北大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:69 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
內(nèi)置活塞桿行程檢測系統(tǒng)的液壓缸Fig.1.1CylindermeasuredbyinsidePiston
圖1.2數(shù)字油缸及數(shù)字控制器 F19.1.2Digitaleylinderanditseontrol從圖1.2可知,該數(shù)字油缸外形與現(xiàn)有普通油缸沒多少差別,但功能卻大不一樣,它幾乎集中了現(xiàn)有液壓技術(shù)的所有功能,它能直接接受專用數(shù)字控制器、計(jì)算機(jī)及PLC可編程序控制器發(fā)出的數(shù)字脈沖信號(hào)而可靠工作,脈沖頻率代表速度,脈沖總數(shù)代表行程,一一對(duì)應(yīng)。數(shù)字液壓缸只需接通液壓油源(如果輸出力在1一2噸以下不需外接油源),不需任何其它液壓閥件和傳感器,所有的功能都通過電子控制器直接設(shè)定,把傳統(tǒng)液壓控制中復(fù)雜的閥口控制技術(shù)徹底的改為了直接給定的電子控制技術(shù),它不但取消了復(fù)雜的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)和各種油路設(shè)計(jì)及加工,而且把討厭的現(xiàn)場調(diào)試直接搬到了辦公室。眾所周知
東北大學(xué)碩士學(xué)位論文第2章直接位移反饋電液步進(jìn)缸和螺桿一螺母機(jī)構(gòu)組成,主要組成見圖2.1。升升夏 夏 :::::積積積積積 積積 積 彩彩 彩 彩 彩彩彩彩彩 {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{澤澤激惻 惻 惻 惻 惻 口口口 口 口 111.、、 JJJJJJJJJJJ一/一 一 。 。。 。 。。--一回 -回回回回耳 耳耳耳耳 耳耳 耳 耳耳 耳 }}}}}-一一一----一 }}}}}一 {{{{{圖2.1電液步進(jìn)缸結(jié)構(gòu)原理圖 F19.2.1Theelectrieal一hydrauliestePPingeylinderPrineiPlediagram1一步進(jìn)電機(jī)、2一齒輪l、3一齒輪2、4一旋轉(zhuǎn)芯軸、5一閥芯、6一閥套、7一活塞、8一缸體電液步進(jìn)缸的工作原理:當(dāng)步進(jìn)電機(jī)1在輸入一個(gè)正脈沖的作用下轉(zhuǎn)過一個(gè)正向步矩角時(shí),經(jīng)齒輪2、3嚙合帶動(dòng)滑閥的芯軸4旋轉(zhuǎn),再由芯軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)閥芯5經(jīng)螺紋傳動(dòng)產(chǎn)生向前的一定的軸向位移,由于活塞尚未移動(dòng)使滑閥的閥芯5和閥套6的進(jìn)油口之間有了開口(同時(shí)關(guān)閉無桿腔的回油口),壓力油進(jìn)入液壓缸的無桿腔,這樣就相當(dāng)于一個(gè)差動(dòng)缸
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]數(shù)字伺服步進(jìn)液壓缸的密封和摩擦特性分析[J]. 肖志權(quán),邢繼峰,朱石堅(jiān),彭利坤. 液壓與氣動(dòng). 2007(02)
[2]模糊自整定PID控制器設(shè)計(jì)以及MATLAB仿真分析[J]. 肖奇軍,李勝勇. 計(jì)算機(jī)仿真. 2005(09)
[3]一種新型數(shù)字液壓缸的研究[J]. 邢繼峰,曾曉華,彭利坤. 機(jī)床與液壓. 2005(08)
[4]閉環(huán)控制數(shù)字液壓缸及實(shí)驗(yàn)研究[J]. 魏祥雨,王世耕,胡捷,任禮英,湯春艷. 液壓與氣動(dòng). 2005(07)
[5]閉環(huán)控制數(shù)字液壓缸及其控制系統(tǒng)[J]. 潘易龍,張毅,魏祥雨. 液壓氣動(dòng)與密封. 2005(03)
[6]PLC直接控制的電液步進(jìn)液壓缸[J]. 康晶,孟廣耀. 機(jī)床與液壓. 2004(04)
[7]電液步進(jìn)馬達(dá)的PLC控制[J]. 康晶,楊國田. 機(jī)械制造. 2004(01)
[8]國外動(dòng)力液壓缸的發(fā)展?fàn)顩r[J]. 李良福. 機(jī)械工程師. 2002(09)
[9]數(shù)字式液壓缸和數(shù)字式液壓系統(tǒng)[J]. 孫峰,錢榮芳,馬群力. 液壓與氣動(dòng). 2002(08)
[10]高精度電液步進(jìn)缸的應(yīng)用研究[J]. 鄭華文,吳張永,孫海洪. 重慶工業(yè)高等?茖W(xué)校學(xué)報(bào). 1999(Z1)
本文編號(hào):2926248
【文章來源】:東北大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:69 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
內(nèi)置活塞桿行程檢測系統(tǒng)的液壓缸Fig.1.1CylindermeasuredbyinsidePiston
圖1.2數(shù)字油缸及數(shù)字控制器 F19.1.2Digitaleylinderanditseontrol從圖1.2可知,該數(shù)字油缸外形與現(xiàn)有普通油缸沒多少差別,但功能卻大不一樣,它幾乎集中了現(xiàn)有液壓技術(shù)的所有功能,它能直接接受專用數(shù)字控制器、計(jì)算機(jī)及PLC可編程序控制器發(fā)出的數(shù)字脈沖信號(hào)而可靠工作,脈沖頻率代表速度,脈沖總數(shù)代表行程,一一對(duì)應(yīng)。數(shù)字液壓缸只需接通液壓油源(如果輸出力在1一2噸以下不需外接油源),不需任何其它液壓閥件和傳感器,所有的功能都通過電子控制器直接設(shè)定,把傳統(tǒng)液壓控制中復(fù)雜的閥口控制技術(shù)徹底的改為了直接給定的電子控制技術(shù),它不但取消了復(fù)雜的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)和各種油路設(shè)計(jì)及加工,而且把討厭的現(xiàn)場調(diào)試直接搬到了辦公室。眾所周知
東北大學(xué)碩士學(xué)位論文第2章直接位移反饋電液步進(jìn)缸和螺桿一螺母機(jī)構(gòu)組成,主要組成見圖2.1。升升夏 夏 :::::積積積積積 積積 積 彩彩 彩 彩 彩彩彩彩彩 {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{澤澤激惻 惻 惻 惻 惻 口口口 口 口 111.、、 JJJJJJJJJJJ一/一 一 。 。。 。 。。--一回 -回回回回耳 耳耳耳耳 耳耳 耳 耳耳 耳 }}}}}-一一一----一 }}}}}一 {{{{{圖2.1電液步進(jìn)缸結(jié)構(gòu)原理圖 F19.2.1Theelectrieal一hydrauliestePPingeylinderPrineiPlediagram1一步進(jìn)電機(jī)、2一齒輪l、3一齒輪2、4一旋轉(zhuǎn)芯軸、5一閥芯、6一閥套、7一活塞、8一缸體電液步進(jìn)缸的工作原理:當(dāng)步進(jìn)電機(jī)1在輸入一個(gè)正脈沖的作用下轉(zhuǎn)過一個(gè)正向步矩角時(shí),經(jīng)齒輪2、3嚙合帶動(dòng)滑閥的芯軸4旋轉(zhuǎn),再由芯軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)閥芯5經(jīng)螺紋傳動(dòng)產(chǎn)生向前的一定的軸向位移,由于活塞尚未移動(dòng)使滑閥的閥芯5和閥套6的進(jìn)油口之間有了開口(同時(shí)關(guān)閉無桿腔的回油口),壓力油進(jìn)入液壓缸的無桿腔,這樣就相當(dāng)于一個(gè)差動(dòng)缸
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]數(shù)字伺服步進(jìn)液壓缸的密封和摩擦特性分析[J]. 肖志權(quán),邢繼峰,朱石堅(jiān),彭利坤. 液壓與氣動(dòng). 2007(02)
[2]模糊自整定PID控制器設(shè)計(jì)以及MATLAB仿真分析[J]. 肖奇軍,李勝勇. 計(jì)算機(jī)仿真. 2005(09)
[3]一種新型數(shù)字液壓缸的研究[J]. 邢繼峰,曾曉華,彭利坤. 機(jī)床與液壓. 2005(08)
[4]閉環(huán)控制數(shù)字液壓缸及實(shí)驗(yàn)研究[J]. 魏祥雨,王世耕,胡捷,任禮英,湯春艷. 液壓與氣動(dòng). 2005(07)
[5]閉環(huán)控制數(shù)字液壓缸及其控制系統(tǒng)[J]. 潘易龍,張毅,魏祥雨. 液壓氣動(dòng)與密封. 2005(03)
[6]PLC直接控制的電液步進(jìn)液壓缸[J]. 康晶,孟廣耀. 機(jī)床與液壓. 2004(04)
[7]電液步進(jìn)馬達(dá)的PLC控制[J]. 康晶,楊國田. 機(jī)械制造. 2004(01)
[8]國外動(dòng)力液壓缸的發(fā)展?fàn)顩r[J]. 李良福. 機(jī)械工程師. 2002(09)
[9]數(shù)字式液壓缸和數(shù)字式液壓系統(tǒng)[J]. 孫峰,錢榮芳,馬群力. 液壓與氣動(dòng). 2002(08)
[10]高精度電液步進(jìn)缸的應(yīng)用研究[J]. 鄭華文,吳張永,孫海洪. 重慶工業(yè)高等?茖W(xué)校學(xué)報(bào). 1999(Z1)
本文編號(hào):2926248
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