充液拉深工艺中液室压力系统的建模及学习控制的研究

摘要

充液拉深工艺是一项实用性很强的板料成形技术，它既能提高拉深比和零件成形质量，又可降低成本和缩短试用周期，具有广泛的应用前景。在拉深工艺过程中，液室压力系统的控制精度对板料成形的质量有着至关重要的作用，是提高板料成形极限的重要因素。
　　但是该液压系统存在各种高度非线性因素，如：比例溢流阀的死区和饱和以及流量非线性，增压器具有的库仑摩擦力，连接增压器和充液室的高压软管带来的系统柔性，在拉深过程中液室的泄漏量等。所有这些都使得系统的控制性能受到影响，具体来讲：起始段出现死区、动态出现较大超调、调节时间变长、静态出现明显稳态误差，这些都将影响加工的质量。所以如何建立比较准确的数学模型对系统的动态响应进行有效的描述，及选择合适的控制策略从而改善系统的性能是本课题研究的出发点。
　　本文首先详细分析了充液拉深系统的特点，并在此基础上针对系统的高度非线性应用功率键合图建模的方法对液室压力系统建立了大范围适用的非线性数学模型，并通过仿真和试验曲线的比较检验了模型的有效性。
　　由于充液拉深装备的拉深过程具有循环重复的特点，在同一批产品的生产过程中，液室压力的给定轨迹也保持不变，基于此本文采用迭代学习控制算法来实现对液室的压力控制，该控制策略的特点是无需知道实际系统的模型结构和参数，只要凭系统的输入输出数据，通过若干次拉深过程的学习，就可以对装备进行很好的控制。仿真结果表明通过迭代学习，系统的死区、超调、稳态误差等都有非常明显的改善，从而验证了算法的可行性和有效性。

目录

充液拉深工艺中液室压力系统的建模及学习控制的研究

RESEARCH OF MODELING ANG LEARNING CONTROL OF DIE CAVITY PRESSURE IN HYDRODYNAMIC DEEP DRAWING EQUIPMENT

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 国内外的研究现状及分析

1.2.1 国内外液压系统建模的研究现状

1.2.2 国内外液压系统控制策略的研究现状

1.3 课题主要研究内容

第2章 充液拉深装备及压力控制系统的构成

2.1 电液比例控制系统

2.1.1 电液比例控制技术发展

2.1.2 电液比例控制系统的构成

2.2 充液拉深装备的组成结构

2.2.1 充液拉深装备系统的组成

2.2.2 充液室压力控制系统的结构

2.3 本章小结

第3章 充液室压力控制系统分析与建模

3.1 功率键合图理论

3.1.1 键合图建模方法特点

3.1.2 键合图基本构成元素

3.1.3 液压系统键合图的建立及数学模型的推导

3.2 液室压力系统数学模型的建立

3.2.1 电磁比例溢流阀模型

3.2.2 系统减压装置的分析与建模

3.2.3 充液室的分析与建模

3.3 模型的有效性验证

3.3.1 电磁阀模型参数确定及仿真分析

3.3.2 液室压力系统模型的有效性验证

3.4 本章小结

第4章 迭代学习控制

4.1 迭代学习控制原理

4.1.1 基本思想及概念

4.1.2 迭代学习控制的数学描述

4.2 PID型学习算法及其实现

4.2.1 PID型学习律数学描述

4.2.2 学习控制算法的实现

4.3 液室压力控制系统中的迭代学习算法

4.3.1 P型学习律算法

4.3.2 PD型学习律算法

4.4 本章小结

第5章 液室压力迭代学习控制仿真试验

5.1 P型和PD型迭代学习仿真模型

5.2 迭代学习控制仿真分析

5.2.1 传统PID控制所存在的问题

5.2.2 PID迭代学习算法的仿真

5.3 本章小结

结论

参考文献

附录 仿真模型参数说明

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性说明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理

致谢