异形曲面摆板收口机液压系统设计与控制分析

摘要

本文作者是在了解目前收口机的收口原理和几种收口方法的基础上，对其中的一种用于薄壁空心管材的收口机进行了改进，改进后的收口机称为异形曲面摆板收口机，这种收口机的特点是不仅可以进行球形曲面的收口，还可以进行锥形曲面、碟形曲面、碗形曲面、抛物线曲面等多种异形曲面的收口，另外该收口机由电液比例系统控制，自动化程度高。
　　在本文中详细介绍了该收口机的收口的工作原理，然后根据收口的工序进行液压系统的设计，并对其中的元件进行了选型。之后，针对阀控液压缸的特点，运用传递函数方法在阀口正负两个方向上分别建立了收口机液压控制系统的数学模型，该模型不仅能准确地体现系统的动态特性，而且也为获得系统和元件的准确参数提供了理论依据。
　　控制系统设计完成之后，对其进行性能分析是必要的，以便进一步改进和完善。本文利用MATLAB/Simulink实现了系统仿真，仿真后得到了反映系统动态特性的曲线，并分析了仿真结果。
　　DSHplus是具有图形化环境的液压—气动—控制仿真软件，具有丰富的模型库，可以快速建立系统模型，利用他对液压系统进行仿真，可以实时地观察系统中各个参数的变化，便于进行调节。由于受到所使用的软件的权限的限制，一些比较复杂的控制算法，如模糊控制很难实现。但DSHplus提供了与Simulink联合仿真的接口，从而可以在Simulink中对DSHplus中的模型进行进一步的研究。在本文中，引入了PID控制器、模糊控制器和模糊PID控制器来提高系统动态特性。仿真结果表明，三种控制器都能使系统具有较好的响应能力和较高的稳态性，实现了模型优化，不过模糊控制器控制效果优于普通PID控制器，模糊PID控制器的控制效果最好。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 旋压技术简介

1．1．1 旋压技术的发展历史

1．1．2 旋压技术的国内外发展现状

1．2 收口成形技术的前景和不同收口方法介绍

1．3 电液比例技术的研究现状

1．3．1 电液比例技术的形成和发展

1．3．2 比例系统的特点

1．3．3 近代控制策略在电液比例技术中的应用

1．4 本课题研究的目的和意义

1．5 本课题的主要研究内容

第2章 摆板收口机的工作原理及液压系统设计

2．1 摆板收口机的工作原理

2．2 摆板收口机液压系统的设计

2．3 摆板收口机液压系统主要静态参数估算

2．3．1 收口机工作时的主要原始参数

2．3．2 液压系统各支路所需的压力和流量的计算

2．3．3 主要液压元件的选择

第3章 液压系统的建模与仿真分析

3．1 液压系统建模与仿真概述

3．2 系统数学模型的建立

3．2．1 液压缸—负载系统固有频率的估算

3．2．2 建立电液比例控制系统的数学模型与确定系统主要参数

3．2．3 比例阀的传递函数的确定

3．2．4 液压缸的传递函数的确定

3．2．5 外负载的传递函数的确定

3．2．6 摆板收口机液压控制系统的开环传递函数

3．3 液压系统性能分析

3．3．1 衡量系统特性的控制指标

3．3．2 稳定性分析

3．3．3 系统的阶跃响应

3．4 液压系统在DSHplus中建模与分析

3．4．1 DSHplus软件简介

3．4．2 在DSHplus中建模仿真

3．4．3 DSHplus与Matlab／Simulink联合仿真

第4章 控制策略的研究

4．1 PID控制

4．1．1 PID控制原理

4．1．2 PID控制器各校正环节对系统性能的影响

4．1．3 PID参数整定理论概述

4．1．4 PID控制器的参数整定

4．1．5 PID控制后系统仿真结果

4．2 模糊控制

4．2．1 模糊控制的发展及特点

4．2．2 模糊控制的原理

4．2．3 模糊控制器的结构

4．2．4 模糊控制器的组成

4．2．5 模糊控制器的设计

4．2．6 模糊控制仿真

4．3 模糊PID控制

4．3．1 模糊自适应整定PID控制原理

4．3．2 模糊自整定PID参数的整定原则

4．3．3 模糊自整定PID控制器参数的设计

第5章 结论及展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

附录一

附录二