基于液压伺服驱动的汽车板簧性能与耐久试验台研究

摘要

基于液压伺服驱动的试验台已经被广泛运用于工程机械、飞机、汽车等机械的零部件试验设备中。对材料试验、新型材料的研发、产品零部件结构设计和质量监控起到了重要作用。由于基于液压伺服系统的试验台涵盖了诸如机械、液压、电子、测量、自动化控制，同时还融合了伺服闭环控制技术、数字显示、机电一体化和电子计算机技术等高新技术，因此液压伺服驱动的试验台具有较强的跨学科性，设计难度较大。随着技术的发展，人们对动态的疲劳试验要求越来越高，因此基于液压伺服驱动的试验台研究也随之被越来越多的人所重视。　　 板簧的性能与耐久试验台国内已有研究，但大部分的试验台无法统一性能试验和耐久试验，且在耐久试验中，多采用机械方式的加载方案，加载波形单一，操作不便。　　 本文在此基础上重新设计了试验台的机械结构，使得试验台可以同时满足板簧的性能试验和耐久试验，并提供了多种波形的加载方式，有较强的综合试验能力。在试验台机械结构的设计基础上，根据试验台的相关动作要求，设计了试验台系统的液压原理图。并计算了相关液压参数，完成了相关液压元件的的选取。在液压系统设计的同时，完成了对试验台加载系统——比例伺服液压油缸的设计。并以阀控非对称缸为模型，建立了阀控缸的数学模型，由此确立了系统的传递函数，分析了系统的稳定性。通过对系统控制策略的研究，完成了系统基于PLC的自适应模糊PID控制器的设计。并通过MATLAB的仿真研究，比较了试验台系统不同控制策略下，控制效果的对比，验证电液比例伺服系统闭环控制自适应模糊PID控制的可行性和优越性。最后通过整机控制效果的试验，再次验证控制策略的可行性。

目录

声明

摘要

致谢

第一章 绪论

1．1 研究的目的、意义及来源

1．1．1 研究目的与意义

1．1．2 课题来源

1．2 课题研究现状

1．3 课题研究目标和内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

1．4 本章小结

第二章 汽车板簧的功用、分类和试验规范

2．1 汽车板簧的功用

2．2 汽车板簧的分类

2．3 汽车板簧试验规范

2．3．1 垂直负荷下的永久变形试验

2．3．2 钢板弹簧刚度试验

2．3．3 垂直负荷下的疲劳试验

2．4 汽车板簧试验台设计要求

2．4．1 汽车板簧试验台检测项目

2．4．2 试验性能及对象参数

2．4．3 试验台主要技术指标

2．5 本章小结

第三章 汽车板簧试验台功能构成和机械系统设计

3．1 汽车板簧试验台的工作原理和组成

3．2 汽车板簧试验台方案设计

3．2．1 汽车板簧试验台功能诉求

3．2．2 板簧试验台设计方案

3．2 汽车板簧试验台主机系统结构设计

3．2．1 板簧试验台主机系统结构设计要求

3．2．2 板簧试验台主机系统结构设计

3．3 本章小结

第四章 试验台比例伺服液压系统设计

4．1 电液比例伺服系统概述

4．1．1 电液比例伺服控制系统的分类及特点

4．1．2 电液比例系统的组成

4．2 试验台电液比例伺服液压系统设计

4．2．1 电液比例伺服液压系统原理设计

4．2．2 液压系统相关参数的计算

4．2．3 主要液压元件的选型

4．3 液压站的设计

4．3．1 液压站的结构和布置

4．3．2 液压站油箱的设计

4．3．3 液压集成块设计

4．4 比例伺服液压缸的设计

4．4．1 比例伺服缸简介

4．4．2 比例伺服液压缸的分类

4．4．3 比例伺服液压缸设计

4．5 本章小结

第五章 比例伺服液压系统数学建模和动态性能分析

5．1 前言

5．2 比例伺服液压系统建模

5．2．1 阀控非对称比例伺服液压缸模型

5．2．2 比例伺服阀数学模型

5．2．3 比例伺服阀放大器数学模型

5．2．4 位移传感器数学模型

5．3 系统模型的确定和动态分析

5．4 本章小结

第六章 电液比例伺服系统控制策略研究、仿真及实验验证

6．1 电液比例伺服系统控制策略

6．2 试验台控制方式的选取

6．3 PID控制简介

6．3．1 PID控制原理简介

6．3．2 PID控制器参数对系统控制性能的影响

6．3．3 PID控制参数的整定

6．4 基于PLC的自适应模糊PID控制器设计

6．4．1 自适应模糊PID控制器算法结构

6．4．2 自适应模糊PID控制器设计

6．4．3 输入模糊化

6．4．4 建立模糊控制规则

6．4．5 输出去模糊化

6．4．6 PLC控制器的程序实现

6．5 控制系统SIMULINK建模与仿真

6．5．1 未加控制器时试验台控制系统仿真分析

6．5．2 PID控制器下试验台控制系统仿真分析

6．5．3 自适应模糊PID控制器下试验台控制系统仿真分析

6．6 板簧试验台整机实际控制效果试验

6．6．1 试验设备

6．6．2 试验内容

6．6．3 试验结果分析

6．7 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文