贴面压机电液压力控制系统的伺服比例优化研究

摘要

贴面加工的热压机是将组好的板坯进行加热加压之后，再经冷却、分等等其它工序得到贴面制品的一种成型设备，基本工作过程为压板快速下行、工作行程、保压、卸荷、提升缸快速提升五个工作过程。在贴面热压生产中，除了热压温度和热压时间对制品质量会产生影响外，热压压力也是一个重要的影响因素。因此，压力控制的性能好坏就成为了衡量热压机液压控制系统的一个重要指标。为了使制品质量提高，必须运用控制理论技术，采用控制策略对压力进行合理的控制，使压力值能够快速准确地跟随期望值的变化。
　　本文结合贴面热压工艺特点，对国内某型贴面热压机工作过程及其液压系统工作原理进行分析，在原有液压系统基础上实施优化设计，分析了优化后的系统工作原理及性能特点，主要引入了伺服比例阀作为系统的主控阀，将传统的比例系统改为闭环伺服比例系统，构成的压力闭环跟踪机能可以在热压对象发生变化时拟合不同的热压工艺曲线;此外，还为加压工作柱塞缸设计了一种能够实现输出压力稳定的压力平衡阀。
　　针对贴面压机液压系统的优化设计，对其压力控制系统建模及性能分析，并提出了两种控制系统性能的优化方法，改进压机的机械结构和引入控制策略。基于后者，本文将模糊推理的思想引入到控制系统中，结合成熟的PID控制，设计出一种能够在线实时调整优化PID三个参数的模糊自适应PID控制器，以期使系统的响应速度及稳态精度有所提高。
　　具体研究时，在Matlab/Simulink中搭建系统仿真平台，通过FIS设计模糊控制器,再将FIS与Simulink进行连接，基于所建立的系统模型，将典型信号作为系统参考输入，进行原系统及模糊自适应PID控制下的效果比对分析。仿真结果表明:所设计的模糊自适应PID具有更好的快速性、稳定性和干扰抑制性，保证了系统控制性能指标的实现，为压机自动控制提供依据。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 电液控制技术在液压机中的应用

1．3 热压机控制研究现状

1．4 研究内容

2 贴面压机液压系统分析与优化设计

2．1 贴面工艺及设备

2．1．1 贴面工艺

2．1．2 贴面设备

2．1．3 压力对贴面质量的影响

2．2 贴面压机结构及液压系统工作原理

2．2．1 压机结构

2．2．2 压机液压系统工作原理

2．2．3 压机液压系统的特点

2．3 贴面压机液压系统的优化设计

2．3．1 优化后液压系统的工作原理

2．3．2 优化后液压系统的性能改进

2．3．3 压力平衡阀的设计及其功能原理

2．4 本章小结

3 贴面压机压力控制系统数学建模与特性分析

3．1 压力控制系统模型分析

3．1．1 负载分析

3．1．2 阀控柱塞缸动力机构组成分析

3．1．3 伺服比例阀环节分析

3．1．4 比例放大环节分析

3．1．5 检测反馈环节分析

3．1．6 压力控制系统模型的建立

3．2 系统数学模型的确定

3．2．1 液压工作介质的选用

3．2．2 伺服比例阀参数确定

3．2．3 阀控柱塞缸动力机构参数确定

3．3 系统控制特性分析

3．3．1 系统的稳定性分析

3．3．2 系统对典型信号的响应分析

3．3．3 系统性能优化方法

3．4 本章小结

4 模糊自适应PID控制器设计及性能优化研究

4．1 模糊控制概述

4．1．1 模糊控制原理

4．1．2 模糊控制器结构

4．2 模糊自适应PID控制器设计

4．2．1 控制方案的选取

4．2．2 论域及隶属函数的确定

4．2．3 控制规则的确定

4．3 模糊自适应PID控制器工作流程

4．4 系统仿真与性能分析

4．5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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