干冰制冰机液压控制系统的设计与研究

摘要

制冰机是一种将工业产液态CO<,2>加工为块状或颗粒状干冰的机械设备，本论文的目的就是设计出一款能自动稳定可靠运行的干冰制冰机液压控制系统。 本论文通过对干冰制冰机工艺流程的分析，设计出一个使用继电器控制的液压系统，并将广泛应用于航空航天领域的液压伺服技术引入其中，对所设计系统进行分析改进，得到了基于伺服控制技术的干冰制冰机系统：根据液压系统的控制要求，选择了合适的PLC控制器，并进行了软硬件的设计，提出了一套设计高性能液压制冰机的完整方案：首先利用先进的集电路设计、模拟和液压仿真于一体的Automation Studio软件进行了制冰机初始设计，并对其进行动态仿真，通过对其运行状态及系统受力情况分析，发现其运行产生大惯性与高冲击力，严重影响制冰机正常稳定运行；为了改善液压系统性能和控制精度，使用液压伺服控制技术，对系统改进，通过对液压伺服控制系统建模，借助Matlab软件对系统模型进行静动态特性分析，得出设计的系统为一稳定并有较大超调量的系统。为了使系统稳定可靠、无误差无超调，通过试凑法设计出合适的PID控制器；最后，使用Simens公司的PLC，完成了控制系统的硬件与软件设计。 通过该论文工作，将机械、电子、液压控制等多学科技术有机结合，从理论上完成了高性能液压干冰制冰机液压控制系统的设计，将对干冰制冰机实际工程设计会有很大的指导作用；另外，该论文的设计方法，对于工业上其他压缩成型设备的设计也将具有重大参考意义。

目录

文摘

英文文摘

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第一章引言

1.1研究背景及目的

1.2研究概况与方法

1.3论文主要工作

第二章干冰制冰机系统概述

2.1节流膨胀系统

2.2液压传动系统

2.3控制系统

第三章液压传动系统的设计及改进

3.1系统基本方案设计

3.2液压系统图及工作原理

3.2.1液压系统图绘制

3.2.2液压系统工作原理

3.3液压系统主要参数确定

3.3.1液压缸的载荷组成与计算

3.3.2液压泵选择

3.3.3液压阀的选择

3.4液压系统性能验算

3.5液压系统改进设计

3.5.1液压系统结构改进设计

3.5.2液压系统参数设计

3.5.3液压元件的选型

3.6小结

第四章系统仿真与系统特性分析

4.1仿真软件MATLAB简介

4.2仿真工具包Simulink概述

4.3液压系统建模

4.3.1系统建模

4.3.2系统传递函数确定

4.4系统特性分析

4.4.1稳定性分析

4.4.2动态响应分析

4.4.3静态误差分析

4.5小结

第五章液压系统控制器设计

5.1 PID控制原理

5.2 PID控制器参数的整定

5.2.1 PID参数整定方法介绍

5.2.2 PID参数整定

5.3改进后系统特性分析

5.3.1改进后系统稳态分析

5.3.2改进后系统抗干扰能力分析

5.4小结

第六章控制系统的设计

6.1 PLC的工作原理

6.2控制系统设计

6.2.1 PLC控制系统设计步骤

6.2.2控制要求分析

6.2.3控制系统硬件分配与设计

6.2.4控制系统软件设计

6.3小结

第七章总结与建议

致谢

作者攻读硕士学位期间发表的论文

参考文献