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PL50型电液伺服疲劳试验机系统设计及研究

作　者: 项宝胜
导　师: 张志伟
学　校: 东北大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 电液伺服疲劳试验机自适应模糊PID PLC 梯形图
分类号: TH87
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

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STEP 7-Micro/WIN V4.0编程软件绘制梯形图,实现电气顺序控制功能。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-15
  1.1 前言  11
  1.2 疲劳试验机简介  11-12
  1.3 疲劳试验机的研究现状与发展趋势  12-13
  1.4 课题的意义  13
  1.5 本课题研究的内容及主要工作  13-15
第2章电液伺服疲劳试验机系统设计  15-25
  2.1 前言  15
  2.2 电液伺服疲劳试验机系统组成  15-18
  2.3 系统主要元件参数计算及选型  18-25
    2.3.1 负载特性分析  18
    2.3.2 液压伺服缸的选择  18-19
    2.3.3 电液伺服阀的选择  19
    2.3.4 液压缸的选择  19-20
    2.3.5 蓄能器的选择  20-22
    2.3.6 液压辅件的选择  22-25
第3章伺服系统建模及动态分析  25-35
  3.1 前言  25-26
  3.2 液压伺服系统建模  26-33
    3.2.1 阀控对称缸模型  26-31
    3.2.2 电液伺服阀模型  31-32
    3.2.3 伺服放大器模型  32-33
    3.2.4 位移传感器模型  33
  3.3 系统模型确定  33-35
第4章自适应模糊PID控制器设计  35-47
  4.1 电液伺服系统的控制策略  35-36
  4.2 PID控制原理  36-37
  4.3 PID控制器参数对系统性能的影响  37-38
  4.4 PID控制器参数整定  38-39
  4.5 未加控制器试验机仿真分析  39-40
  4.6 自适应模糊PID控制器设计  40-47
第5章可编程控制器设计  47-63
  5.1 PLC概述  47-52
    5.1.1 PLC特点  47-48
    5.1.2 PLC用途  48-50
    5.1.3 PLC的基本组成及功能  50-52
  5.2 Siemens S7-200系列PLC特征  52-56
    5.2.1 Siemens S7-200系列PLC介绍  52-55
    5.2.2 Siemens S7-200 PLC的工作原理  55-56
  5.3 PLC硬件设计  56-59
    5.3.1 电控系统实现功能  56
    5.3.2 系统I/O确定  56-58
    5.3.3 控制顺序确定  58
    5.3.4 接线原理图  58-59
  5.4 电控系统的抗干扰设计  59-63
    5.4.1 干扰的产生和耦合方式  60
    5.4.2 干扰的抑制技术  60-63
第6章控制系统软件设计  63-71
  6.1 STEP 7-Micro/WIN V4.0编程软件简介  63-64
  6.2 STEP 7编程语言  64-66
  6.3 STEP 7编程的特点  66-68
    6.3.1 STEP 7程序结构  66-67
    6.3.2 符号表与变量声明表  67-68
  6.4 编制应用程序  68-70
  6.5 控制过程分析  70
  6.6 程序测试和修改  70-71
第7章结论与展望  71-73
参考文献  73-77
致谢  77-79
附录  79-88

PL50型电液伺服疲劳试验机系统设计及研究

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