PL50型电液伺服疲劳试验机系统设计及研究

摘要

电液伺服疲劳试验机作为一种试验设备，在材料试验、新型材料开发、产品设计、产品质量监督以及质量控制等方面也都发挥着重要的作用。由于涉及到机械、液压、电子、材料、测量、自动控制等许多技术领域，并且还综合了近代闭环伺服、数字显示、机电一体化以及电子计算机等高新技术，因此具有很强的跨学科性。随着现代科学技术的发展，人们更加重视动态疲劳试验，疲劳试验机的整体水平也在不断提高，它已成为飞机、汽车等机械行业中零件的疲劳强度和寿命试验不可缺少的设备。
　　 本文对疲劳试验机的液压及电控系统进行了简要的介绍。根据试验机系统设计要求，设计液压系统原理图，并计算系统主要参数。以阀控对称缸为模型，分析各环节特点，建立系统的传递函数，并进行系统稳定性分析。
　　 电液伺服疲劳试验机的性能主要取决于控制系统。常规PID控制原理简单，易于实现，但超调量大，无法实现非线性系统的精确控制。然而自适应模糊PID控制器基于专家系统，对PID参数在线自调整和自寻优，在系统的动、静态性能方面都有很佳的控制效果，且控制精度非常高，控制器的自适应和自学功能较强。
　　 本文采用西门子公司S7-200系列PLC，其结构紧凑、功能强，并具有很高的性价比。利用S7-200系列PLC对系统进行电气控制，根据系统控制功能选择CPU224模块及EM223扩展模块，使用STEP7-Micro/WIN V4.0编程软件绘制梯形图，实现电气顺序控制功能。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 前言

1.2 疲劳试验机简介

1.3 疲劳试验机的研究现状与发展趋势

1.4 课题的意义

1.5 本课题研究的内容及主要工作

第2章 电液伺服疲劳试验机系统设计

2.1 前言

2.2 电液伺服疲劳试验机系统组成

2.3 系统主要元件参数计算及选型

2.3.1 负载特性分析

2.3.2 液压伺服缸的选择

2.3.3 电液伺服阀的选择

2.3.4 液压缸的选择

2.3.5 蓄能器的选择

2.3.6 液压辅件的选择

第3章 伺服系统建模及动态分析

3.1 前言

3.2 液压伺服系统建模

3.2.1 阀控对称缸模型

3.2.2 电液伺服阀模型

3.2.3 伺服放大器模型

3.2.4 位移传感器模型

3.3 系统模型确定

第4章 自适应模糊PID控制器设计

4.1 电液伺服系统的控制策略

4.2 PID控制原理

4.3 PID控制器参数对系统性能的影响

4.4 PID控制器参数整定

4.5 未加控制器试验机仿真分析

4.6 自适应模糊PID控制器设计

第5章 可编程控制器设计

5.1 PLC概述

5.1.1 PLC特点

5.1.2 PLC用途

5.1.3 PLC的基本组成及功能

5.2 Siemens S7-200系列PLC特征

5.2.1 Siemens S7-200系列PLC介绍

5.2.2 Siemens S7-200 PLC的工作原理

5.3 PLC硬件设计

5.3.1 电控系统实现功能

5.3.2 系统I/O确定

5.3.3 控制顺序确定

5.3.4 接线原理图

5.4 电控系统的抗干扰设计

5.4.1 干扰的产生和耦合方式

5.4.2 干扰的抑制技术

第6章 控制系统软件设计

6.1 STEP 7-Micro/WIN V4.0编程软件简介

6.2 STEP 7编程语言

6.3 STEP 7编程的特点

6.3.1 STEP 7程序结构

6.3.2 符号表与变量声明表

6.4 编制应用程序

6.5 控制过程分析

6.6 程序测试和修改

第7章 结论与展望

参考文献

致谢

附 录