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电液伺服疲劳试验机的设计与仿真

作　者: 裴雨霞
导　师: 刘晓平
学　校: 长春理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 疲劳试验机 电液伺服系统 Simulink 模糊PID控制
分类号: TH87
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


针对厂家的技术指标要求,本文设计出一种功能强、精度高、可靠性好、性价比高的电液伺服疲劳试验机。该设备能够比较真实地模拟多种金属材料的拉伸、压缩、断裂、低周和高周疲劳的力学特性。本文首先根据课题的设计任务要求,完成了主机方案和液压原理图的绘制,作动器的设计及电机泵组、电液伺服阀、传感器等的计算选型。其次,采用传递函数法建立整机系统的数学模型,并利用MATLAB/Simulink进行仿真分析,得出系统的幅频响应特性；在初始参数条件保持不变的情况下,逐一改变传递函数的参数来分析系统的动态特性,得到最佳输出响应曲线。为了满足控制系统稳、准、快三大动态特性,设计了模糊自适应整定PID控制器,系统输出响应曲线的超调量和稳态误差相对于初始曲线明显得到改善,使控制系统的动态性能基本达到预期设计要求。另外,根据电液伺服疲劳试验机控制系统的工作机理选取了数据采集卡及数据采集流程图,并对控制软件的操作过程作简单介绍。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 课题来源和背景  8-9
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  9-12
  1.3 课题研究的目的和意义  12-13
  1.4 课题研究的主要内容  13-14
第二章 电液伺服疲劳试验机的设计  14-23
  2.1 设计任务和要求  14-15
  2.2 试验机的结构示意图和工作原理  15-16
  2.3 主机部分的设计计算  16-18
    2.3.1 横梁的设计计算  16-17
    2.3.2 立柱的设计  17
    2.3.3 升降缸的设计计算  17
    2.3.4 液压夹头的设计计算  17-18
  2.4 电液伺服系统主要元件计算及选型  18-23
    2.4.1 负载特性分析  18
    2.4.2 作动器的选取  18-19
    2.4.3 电机泵组的选取  19-20
    2.4.4 电液伺服阀的选取  20-21
    2.4.5 蓄能器的选取  21
    2.4.6 液压辅件的选取  21-23
第三章 电液伺服疲劳试验机的建模与仿真  23-36
  3.1 闭环控制系统的基本理论  23-24
  3.2 主机部分建模  24-29
    3.2.1 主机力学模型简化  24-28
    3.2.2 传递函数的确定  28-29
  3.3 电液伺服系统建模  29-34
    3.3.1 阀控对称缸建模  29-32
    3.3.2 电液伺服阀建模  32-33
    3.3.3 伺服放大器建模  33-34
    3.3.4 位移传感器建模  34
  3.4 电液伺服疲劳试验机的数学模型  34-36
    3.4.1 控制系统方框图  34-35
    3.4.2 确定传递函数  35-36
第四章 试验机模型的动态特性分析  36-51
  4.1 控制系统基础  36-39
    4.1.1 计算机仿真基础  36-37
    4.1.2 系统的频域指标  37-38
    4.1.3 系统的时域指标  38
    4.1.4 控制系统的基本要求  38-39
  4.2 系统的动态仿真  39-44
    4.2.1 频域分析  39-40
    4.2.2 时域分析  40-41
    4.2.3 初始参数条件下的动态分析  41-44
  4.3 PID控制基础  44-46
    4.3.1 PID控制原理  44-45
    4.3.2 PID控制参数对系统性能的影响  45
    4.3.3 PID控制参数整定  45-46
  4.4 自适应模糊PID控制器设计  46-51
    4.4.1 自适应模糊控制理论  46-47
    4.4.2 模糊控制表  47-49
    4.4.3 自适应模糊控制系统的Simulink模型  49-51
第五章 控制软件设计简介  51-58
  5.1 电液伺服系统控制机理  51-52
  5.2 数据采集概述  52-54
  5.3 控制软件操作过程及要点  54-58
    5.3.1 控制软件操作过程  54-56
    5.3.2 控制软件操作要点  56-58
结论  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-62
攻读硕士学位期间发表的学术论文与参研课题  62-63
附录  63

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 材料试验机与试验仪器
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