多缸平稳升降机构分析及液压控制特性研究

摘要

飞机制造是一项高精密、高难度,高技术的“三高”工程,据统计飞机装配时间占据着飞机总生产周期的一半之多。其中航空发动机的安装是飞机装配中至关重要的一环,而发动机安装车的应用可以有效的提高安装质量和效率,降低制造成本。安装车结构自上而下分为六自由度调姿平台、垂直升降机构和全向车。课题针对其中垂直升降机构展开研究,对其机械结构及液压控制系统分别进行设计、理论分析与仿真分析,并进行优化校正。　　论文首先查阅相关资料文献,以国内外研究现状作为基础,通过对比分析多种垂直升降机构形式及适用场合,根据所研究垂直升降机构的要求,进行机械结构设计。通过对机械结构进行静力学与运动学分析,确定升降机构中液压缸最大推力与平台最大起升速度产生的位置及影响两者的关键参数。然后运用多目标遗传算法进行液压缸铰接位置优化,有效降低液压缸推力与平台起升速度,使得液压缸的布置更加合理,平台升降更加平稳,并为后续升降机构的液压控制系统的设计分析奠定基础。　　根据优化后的机械结构和液压控制要求,完成液压控制系统设计,并分析其工作原理。根据液压系统原理图,建立系统中基准回路的数学模型,推导出基准回路的传递函数,分析系统动态特性,得到影响回路性能关键参数的最优值。类比基准回路建立从动回路数学模型,进而建立多缸同步分析模型。完成液压元件选型,确定主要系统参数,借助MATLAB/Simulink分析液压控制系统中基准回路的实际动态特性,给出进行PID校正的必要性,并分析偏载情况下PID控制参数调整对同步系统动态性能的影响。结果表明:液压控制系统通过增加PID校正,可以有效地改善系统的动态特性,使得液压系统较好的满足控制要求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题来源及研究背景意义

1．1．1 课题来源

1．1．2 研究的背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．1 国内研究现状

1．3 课题研究内容

1．4 本章小结

2 升降机构设计分析

2．1 机械结构分析设计

2．1．1 升降平台结构方案

2．1．2 剪叉式升降平台三维建模及主要结构参数

2．2 机构静力学分析

2．2．1 虚功原理

2．2．2 虚功原理应用

2．2．3 静力学分析

2．3 机构运动学分析

2．4 关键参数分析

2．5 本章小结

3 多目标遗传算法优化分析

3．1 遗传算法

3．2 基于MATLAB遗传工具箱的多目标优化

3．3 优化结果对比分析

3．4 本章小节

4 升降平台液压系统静态分析

4．1 液压同步控制系统

4．1．1 阀控缸闭环控制系统

4．1．2 液压同步控制策略与方式

4．1．3 电液比例技术在同步控制中的应用研究

4．2 剪叉式升降平台液压系统分析设计

4．2．1 剪叉式升降平台液压系统原理

4．2．2 液压缸—负载系统固有频率

4．2．3 升降平台运动过程

4．2．4 液压动力源

4．3 本章小结

5 液压控制系统数学模型

5．1 基准回路阀控非对称缸数学模型

5．1．1 比例阀的负载压力—流量特性

5．1．2 液压缸负载流量方程

5．1．3 液压缸的力平衡方程

5．1．4 基准回路液压缸传递函数

5．2 液压系统基准回路数学模型

5．2．1 比例放大器数学模型

5．2．2 位移传感器数学模型

5．2．3 比例阀数学模型

5．2．4 基准回路传递函数

5．3 基准回路稳定性分析

5．4 基准回路的响应性分析

5．5 基准回路稳态误差分析

5．6 液压同步系统数学模型

5．7 本章小结

6 电液比例控制系统仿真分析及校正

6．1 液压系统主要元件选型及主要参数

6．2 系统稳定性仿真分析

6．3 基准回路PID校正

6．4 校正后基准回路稳态误差分析

6．5 基准回路加入负载力仿真分析

6．6 PID控制同步系统仿真分析

6．7 本章小结

7 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

个人简介、攻读学位期间取得的研究成果

致谢