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珩磨机主轴往复运动电液比例控制系统的设计与研究

作　者: 刘波
导　师: 黄建龙；李鄂民
学　校: 兰州理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 珩磨机电液比例控制静态设计动态分析控制策略
分类号: TG589
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

珩磨机作为金属加工工业生产中的重要设备，在机械加工行业中占有重要地位。现代珩磨机大量采用新技术，如控制技术、双膨胀珩磨头制造技术、现代测量技术的使用等，使得珩磨机日新月异，国外珩磨技术的飞速发展对中国的珩磨机制造业和珩磨工艺的使用行业提出了严峻的挑战。我国的传统工艺和珩磨机的制造技术束缚了珩磨技术的广泛应用，国内珩磨机专业生产厂家生产出来的珩磨设备大多还停留在半自动化的水平上，不能满足高端市场的要求，影响着我国装备制造业整体水平的提高。本课题主要对珩磨机主轴往复运动系统进行设计与研究，是珩磨机整机技术改造的重要组成部分之一，采用电液比例控制系统代替原有的液压开关阀控制系统。通过静态设计、系统元件的选型，静态特性的分析和控制方案的选择，为开环控制打下基础。根据系统的特点，通过动态建模分析以及控制策略的仿真研究，采用闭环控制，使设计出的珩磨机主轴往复运动系统能够满足设计指标的要求。在本课题的设计与研究中，以实用为原则，注意设计方案及研究内容的前瞻性和可行性。在控制方案的选择上，遵循先开环再闭环、先易后难的原则；在控制策略的研究中，选择了几种算法较简单，控制效果较好的控制作为研究对象，如PID控制、模糊控制和模糊自适应PID控制方法进行仿真研究，为今后控制器的设计和软件编程打下基础。

全文目录

第一章绪论  6-10
  1.1 珩磨技术及国内外发展现状  6-7
  1.2 电液比例控制技术简要介绍  7-8
    1.2.1 电液比例控制的基本概念  7
    1.2.2 电液比例技术的发展  7-8
  1.3 本课题来源及课题任务  8-10
第二章珩磨机传动机构及液压系统原理图的简要介绍  10-12
  2.1 主轴往复运动机构简图  10
  2.2 液压系统原理图(原图)  10-11
  2.3 原理图简要说明  11
  2.4 液压系统存在的主要问题  11-12
第三章电液比例控制系统的设计  12-32
  3.1 负载分析  13-14
    3.1.1 珩磨切削力  13
    3.1.2 摩擦力  13
    3.1.3 惯性力  13-14
  3.2 确定传动与控制方案  14-15
    3.2.1 拟定液压系统原理图  14
    3.2.2 回路设计的简要说明  14-15
  3.3 选择比例元件并验算重要技术性能和参数  15-21
    3.3.1 压力等级选择  15
    3.3.2 通径选择  15-19
    3.3.3 动态性能的考虑  19-21
    3.3.4 选择电液比例阀  21
  3.4 选择反馈传感器  21
  3.5 系统速度特性分析及速度特性补偿  21-27
    3.5.1 速度特性分析  22-25
    3.5.2 速度特性的补偿  25-27
  3.6 系统特点综述及控制方案选择  27-31
    3.6.1 速度控制  27-29
    3.6.2 位置控制  29-30
    3.6.3 控制方案的选择  30-31
  3.7 小结  31-32
第四章系统动态建模及仿真分析  32-47
  4.1 MATLAB软件在数值计算和控制领域中的应用  32-34
    4.1.1 MATLAB的简要介绍  32-33
    4.1.2 MATLAB基本内容和使用方法  33
    4.1.3 SIMULINK简介  33-34
  4.2 建立系统数学模型  34-45
    4.2.1 传递函数特点综述  34-35
    4.2.2 液压缸-负载的传递函数  35-39
    4.2.3 电液比例阀及比例放大器的传递函数  39-42
    4.2.4 液压及电气基本参数的确定  42-45
  4.3 评价系统的稳态特性及动态品质  45-46
  4.4 小结  46-47
第五章控制策略的研究  47-72
  5.1 系统特点综述  47
  5.2 PID控制  47-58
    5.2.1 Ziegler-Nichols方法  49-50
    5.2.2 临界灵敏度法  50-51
    5.2.3 PD控制  51-53
    5.2.4 仿真试验法优化确定PID参数  53-55
    5.2.5 离散系统的数字PID控制仿真  55-58
  5.3 模糊控制  58-66
    5.3.1 模糊控制的特点综述  58-60
    5.3.2 模糊控制器的输入、输出变量及其模糊化  60-62
    5.3.3 建立模糊控制规则  62-63
    5.3.4 模糊关系与模糊推理  63-64
    5.3.5 模糊控制向量的模糊判决--“清晰化”  64-65
    5.3.6 仿真分析  65-66
  5.4 模糊自适应整定PID控制  66-70
    5.4.1 模糊自适应整定PID控制原理  67-69
    5.4.2 仿真分析  69-70
  5.5 PID控制、模糊控制和模糊自适应PID控制抗扰动性简要分析  70-71
  5.6 小结  71-72
第六章总结与展望  72-75
  6.1 全文总结  72-73
  6.2 今后工作方向  73-75
参考文献  75-77
致谢  77
硕士期间发表的论文  77

珩磨机主轴往复运动电液比例控制系统的设计与研究

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