学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

多层皮革高速裁剪机伺服进给系统多目标优化

作　者: 盛猛
导　师: 赵燕伟
学　校: 浙江工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 伺服进给系统 伺服控制 横梁 多目标优化 NSGA-Ⅱ iSIGHT
分类号: TS531
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 40次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


高速皮革裁剪机是企业提高生产效率、降低生产成本的重要手段。然而,国内裁剪装备在性能方面与国外先进水平存在一定的差距,尤其在裁剪效率方面相对落后,而进口国外设备价格昂贵。因此,研发具有自主知识产权的高速、高性能多层皮革裁剪机,对提高国内中小型企业皮革制品生产效率,加强国际竞争力具有重要的工程实用价值。为提高国产多层高速皮革裁剪机动态性能,本文对伺服进给系统横梁结构、伺服控制系统动态特性进行分析和多目标优化设计,主要工作和成果如下:(1)通过对比国内外皮革裁剪装备的研究现状,为提高国内皮革裁剪装备在动态性能,研制高速、高性能数控裁剪机,本文从皮革裁剪机伺服进给系统机械结构和伺服控制两方面进行多目标优化。(2)依据多层高速数控皮革裁剪机组成及裁剪机理,分析了伺服进系统的工作原理。提出了伺服进给系统PID三环控制策略。以伺服系统X方向为对象,建立了机械系统的数学模型,结合PMSM电机模型建立伺服进给系统数学模型。并结合Simulink仿真,对伺服系统PID控制参数进行设计整定;为减小机械部件的运动惯性,提高动态响应速度,同时达到节能的目的,选择伺服系统的关键部件横梁进行结构优化,结合皮革裁剪工艺,采用ANSYS APDL方式对横梁进行结构有限元分析。(3)建立了横梁和伺服控制系统多目标优化模型,并提出了应用带精英策略的非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ进行多目标优化求解。为提高结构优化效率,应用多学科集成设计平台iSIGHT集成ANSYS APDL分析程序,并设计正交试验,建立横梁结构分析二阶响应面近似模型,在此基础上采用NSGA-Ⅱ算法进行优化迭代。针对伺服控制系统,采用iSIGHT集成Simulink动态分析模型,由NSGA-Ⅱ算法驱动进行PID参数的优化整定。通过优化结果的对比分析,验证了本文方法的优越性。本文采用理论分析、先进的数字化软件设计与智能优化技术,有效改善了伺服系统的动态性能,为下一步实现机电控制耦合集成优化设计做好了充分的准备,同时为企业研发高速、高性能数控皮革裁剪机提供了一条新的途径,对于提高皮革裁剪机整机性能具有重要的工程实用价值。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-20
  1.1 课题的研究背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状综述  11-18
    1.2.1 国内外裁割装备综述  11-15
    1.2.2 国内外裁割系统性能参数对比分析  15-16
    1.2.3 结构优化研究现状  16-17
    1.2.4 伺服进给系统研究现状  17-18
  1.3 课题来源与主要研究内容  18-19
    1.3.1 课题来源  18
    1.3.2 课题主要研究内容与论文体系  18-19
  1.4 本章小结  19-20
第2章 高速皮革裁剪机伺服进给系统建模  20-41
  2.1 多层皮革裁剪机裁剪机理分析  20-24
    2.1.1 多层皮革高速裁剪机总体结构分析  20-23
    2.1.2 多层皮革高速裁剪机伺服进给系统组成分析  23-24
  2.2 皮革裁剪机伺服进给系统控制策略  24-28
    2.2.1 PID 控制原理  24-26
    2.2.2 皮革裁剪机伺服进给系统控制方案  26-27
    2.2.3 检测反馈系统设计  27-28
  2.3 多层皮革高速裁剪机伺服电机的数学模型  28-32
    2.3.1 永磁同步电机的结构和种类  28
    2.3.2 永磁同步电机的d-q 模型  28-32
  2.4 机械传动系统等效数学模型建立  32-37
  2.5 伺服进给系统PID 控制参数整定  37-40
  2.6 本章小结  40-41
第3章 高速皮革裁剪机伺服进给系统关键结构件有限元分析  41-53
  3.1 横梁概述  41
  3.2 有限分析技术与ANSYS  41-43
  3.3 多层皮革裁剪工艺分析  43-46
  3.4 横梁结构有限元分析  46-52
    3.4.1 裁剪过程中横梁的受力分析  46-48
    3.4.2 模态分析理论  48-49
    3.4.3 横梁模态分析  49-52
  3.5 本章小结  52-53
第4章 高速皮革裁剪机伺服进给系统多目标优化模型与求解方法研究  53-66
  4.1 多目标优化问题的数学描述  53-54
  4.2 皮革裁剪机伺服进给系统多目标优化模型  54-58
    4.2.1 横梁结构多目标优化模型  54-55
    4.2.2 伺服控制系统多目标优化模型  55-58
  4.3 皮革裁剪机多目标优化求解方法研究  58-65
    4.3.1 传统多目标优化方法  58-59
    4.3.2 多目标进化算法简介  59-60
    4.3.3 基于NSGA-II 算法的皮革裁剪机伺服进给系统多目标优化求解  60-63
    4.3.4 Pareto 最优解集  63-65
  4.4 本章小结  65-66
第5章 高速皮革裁剪机伺服进给系统多目标优化求解  66-85
  5.1 iSIGHT 集成与优化  66-67
  5.2 皮革裁剪机伺服进给系统多目标优化求解策略  67-68
  5.3 横梁结构优化近似模型构建  68-76
    5.3.1 响应面法基本原理  69-70
    5.3.2 试验方法的选择  70-72
    5.3.3 横梁结构有限元分析试验设计  72-74
    5.3.4 横梁结构分析响应面近似模型的可靠性验证  74-76
  5.4 基于NSGA-Ⅱ 的横梁结构参数多目标优化  76-78
  5.5 皮革裁剪机伺服控制系统多目标优化  78-84
    5.5.1 速度环的优化求解  78-81
    5.5.2 位置环的优化求解  81-84
  5.6 本章小结  84-85
第6章 结论与展望  85-87
  6.1 结论  85
  6.2 展望  85-87
附录A  87-89
参考文献  89-92
致谢  92-93
攻读学位期间参加的科研项目与成果  93

相似论文

  1. 基于蚁群算法的电梯群优化控制研究,TU857
  2. 基于NIOS II的导弹伺服控制器的研制,TP273
  3. 基于μ综合的二自由度控制方法及应用研究,TP273
  4. 海底管道修复连接器的研究,TE973
  5. 基于遗传算法的矿山资源优化调度模型的研究,O224
  6. 基于粒子群算法的区域水资源优化配置研究,TV213.4
  7. 管材挤出生产线的控制系统分析与实现,TP273
  8. 电火花加工参数优化的研究,TG661
  9. 基于克隆免疫算法的应急物流车辆路径模型的研究,U116.2
  10. 60t电弧炉电极升降液压控制系统研究,TF748.41
  11. 基于遗传算法的快速航迹规划方法研究,TP18
  12. 车载“动中通”卫星通信地球站伺服控制系统的研究与设计,TN927.21
  13. 某水下航行器舵机液压伺服控制系统研究,U664.41
  14. 新一代多功能光盘循迹伺服控制研究,TP333.4
  15. 横向埋弧自动焊摆动跟踪系统研究,TG409
  16. 考虑多运输方案的采购决策优化研究,F274
  17. RFID供应链中信息共享与企业估值研究,F224
  18. 通用开关机器人检测平台的研究,TP242
  19. 风力发电中变桨系统的设计与应用,TM315
  20. 容灾地球站天线伺服控制系统的研究与设计,TN820.3
  21. 面向可穿戴生理检测的无线传感器网络QoS路由研究,TP212.9

中图分类: > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 皮革工业 > 加工机械与设备 > 皮革加工机械与设备
© 2012 www.xueweilunwen.com