800MN模锻液压机液压系统设计与同步控制策略研究

摘要

800MN模锻液压机主要用于生产各种低塑性的高强钢、耐热钢以及碳素钢和低合金等金属模锻件，是生产航空、舰船、航天、军事、电力、核工业等领域大型模锻件的基础设备。800MN模锻液压机主驱动系统是一个复杂的机电液耦合系统，各参数之间耦合关系十分复杂。因此，主驱动系统的稳定性，快速性，准确性和以及其同步纠偏的研究分析非常重要。本文以主驱动系统及其控制系统为研究对象，围绕液压机主驱动系统控制原理、活动横梁的动态响应特性、同步控制策略等重点内容进行了研究。
　　本文针对800MN模锻液压机的机械结构和工艺动作，对液压机主驱动系统液压回路进行了系统的设计；推导出了模锻液压机主驱动系统的数学模型，通过对该系统的工作缸建压进行了分析，得出了以时间、负载和活动横梁压制速度为输入，工作缸同步驱动活动横梁绕工作缸中心对角线垂线的偏转角度为输出的动态过程。
　　对被动同步控制回路进行了设计和仿真分析，表明同步缸能够较好的实现位置纠偏；建立了液压机主被动混合同步系统的动力学模型，分析了偏载力矩与纠偏力对活动横梁转角的影响；通过ADAMS和AMEsim软件对混合同步系统进行了联合仿真，获得了多种工况下的混合同步曲线，仿真结果表明系统具有较好的控制性能。
　　针对多缸液压同步系统的控制策略进行了归纳，并根据800MN液压机系统的特点提出了基于模型参考自适应的前馈补偿同步调平策略。通过对系统进行了相关的全数字化仿真，通过和作对比，可以发现采用模型参考自适应控制策略比普通的PID控制具有更好的响应速度和动态性能，同步误差符合设计要求。
　　仿真结果缩比样机试验研究表明，800MN模锻液压机主驱动系统具有较好的位置控制特性和同步纠偏精度，验证了主驱动系统设计和控制方案的合理性，为模锻液压机的主驱动系统设计提供了理论依据，也为后期的液压系统安装与调试以及性能试验提供了参考。本文的仿真研究对提高模锻液压机主驱动系统位置控制性能和同步纠偏性能具有重要的理论价值和实际工程意义。

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1 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外现状

1.3 巨型模锻液压机液压系统及其控制技术

1.4 本文的主要研究内容和论文结构

2 800MN模锻液压机液压系统设计与分析

2.1 800MN模锻液压机的工艺要求和主要技术参数

2.2 800MN模锻液压机整机设计及基本工作原理

2.3 800MN模锻液压机液压主驱动系统策略

2.4 800MN模锻液压机同步控制策略

2.5 800MN模锻液压机液压系统方案

2.6 800MN模锻液压机电气系统设计

2.7 本章小结

3 800MN模锻液压机主驱动系统数学建模和仿真分析

3.1 液压机主驱动同步控制系统设计

3.2 单工作缸系统的数学建模

3.3 活动横梁动态特性数学建模

3.4 工作缸主动同步系统数学建模

3.5 工作缸主动同步系统仿真分析

3.6 本章小结

4 800MN模锻压机主被动混合同步系统仿真研究

4.1 800MN被动同步系统研究

4.2 液压机主被动混合同步系统设计分析与动力学模型研究

4.3 800MN模锻液压机主被动混合同步系统联合仿真研究

4.4 本章小结

5 大型模锻液压机混合同步控制策略研究

5.1 大型模锻液压机同步控制系统要求

5.2 主被动同步系统混合同步控制策略

5.3 模型参考自适应控制器设计

5.4 基于模型参考自适应的混合同步控制系统仿真与分析

5.5本章小结

6 800MN模锻液压机试验研究

6.1 液压机试验样机的分析研究

6.2 800MN模锻压机调试试验分析

6.3本章小结

7 总结与展望

7.1 全文小结

7.2 论文创新点

7.3 展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文

B. 作者在攻读学位期间申请的专利：

C. 作者在攻读学位期间获得的奖励：