發(fā)布時間：2020-03-20 06:27

【摘要】：針對靜載測試平臺承載能力大、安全性及自動化程度要求高、試驗對象不確定和高測量精度的特點,論文以結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法、電液比例控制技術(shù)和智能控制理論等為基礎(chǔ),采用仿真分析及試驗研究相結(jié)合的方式,對測試臺的自動化單元、壓力補償式控制系統(tǒng)和自適應(yīng)控制器進行了深入研究,旨在滿足工程項目實際需求的同時,探究試驗機領(lǐng)域出現(xiàn)的技術(shù)難點。論文的主要研究內(nèi)容如下:第一章,對課題研究的背景與意義進行了概述,介紹了國內(nèi)外大噸位拉力試驗機及控制策略的研究現(xiàn)狀,并且總結(jié)出大噸位臥式拉力試驗機的主要特點,提出了課題主要研究內(nèi)容。第二章,基于課題的應(yīng)用背景和功能指標,對測試臺的主機框架、主機橫梁部件進行了優(yōu)化設(shè)計及強度校核;完成了空間調(diào)整單元、插銷固定單元和防護罩無線遙控單元的自動化設(shè)計及動力匹配分析。第三章,針對常規(guī)電液伺服控制系統(tǒng)開發(fā)成本高、能量損失大的問題,設(shè)計了滿足測試臺控制精度要求的壓力補償式電液比例控制系統(tǒng)。建立液壓系統(tǒng)AMESim仿真模型,與定壓系統(tǒng)在控制精度和節(jié)能效果方面作了對比研究,同時開展了位置-力復合控制和試件變剛度干擾對控制性能影響的仿真分析。第四章,針對負載變剛度問題對系統(tǒng)控制性能的影響,首先建立了考慮負載剛度的力控數(shù)學模型,對其結(jié)構(gòu)特征進行研究分析;其次基于Lyapunov穩(wěn)定性理論設(shè)計了模型參考自適應(yīng)控制器,并提出一種具有最小拍響應(yīng)特性的參考模型;利用Simulink對最小拍參考模型自適應(yīng)控制器及PID控制器進行了仿真對比分析。第五章,根據(jù)測試臺的功能需求,結(jié)合試件試驗方法,開發(fā)了基于計算機控制的測試臺控制系統(tǒng),對硬件平臺和上位機控制程序進行了搭建和設(shè)計;通過試驗研究驗證了測試臺的基本功能和控制策略的有效性。第六章,對全文進行工作總結(jié)和展望。
【圖文】：

據(jù)采集處理功能，力控制精度高，動態(tài)響應(yīng)快，能實現(xiàn)位移、負荷和變形控制模式之間的逡逑平滑切換。但是對于動態(tài)響應(yīng)要求較低的大噸位靜載試驗機，電液伺服控制方案研發(fā)成本逡逑高，性能不能得到充分利用。美國ＭＴＳ公司開發(fā)的臥式拉力試驗機如圖１．１所示，主要用逡逑于長試樣的拉伸試驗，由主機、油源、控制器、軟件及夾具附件組成，試驗力值范圍逡逑６００？８０００ｋＮ，試驗拉伸空間可依據(jù)用戶要求進行設(shè)計。國內(nèi)比較出名的試驗機企業(yè)有長春逡逑試驗機研究所、深圳新三思、濟南時代試金公司等，其機器的試驗功能與國外產(chǎn)品不相上逡逑下，濟南時代試金公司開發(fā)的臥式液壓試驗機如圖１．２所示，整體性能達到１級試驗機的逡逑要求，最大試驗力值６０００ｋＮ。但在電液伺服閥、測力傳感器、高端控制器等試驗機關(guān)鍵元逡逑件研發(fā)方面，與國外還存在很大的差距，大多需要進口；在測控軟件上，也需要提升其智逡逑能化和人機交互的實用性［４］。逡逑ｒＬ邋Ｕ邋二…逡逑圖１．１美國ＭＴＳ開發(fā)的臥式拉力試驗機邐圖１．２濟南時代試金生產(chǎn)的臥式拉力試驗機逡逑根據(jù)加載油缸的安裝方式可以看出，ＭＴＳ和時代試金公司的試驗機都是通過油缸有逡逑桿腔油液對試件進行力的加載

邐ｉ逡逑圖１．３手動控制系統(tǒng)原理圖邐圖１．４電液伺服控制系統(tǒng)原理圖逡逑作為對電液伺服控制系統(tǒng)的一種改進，浙江大學錢觀良研制的ＭＬＷ－１５００型微機控制逡逑錨鏈拉力試驗機采用了基于流量伺服閥和電液比例溢流閥的電液控制系統(tǒng)加載原理如逡逑圖１．５所示。該方案將流量伺服閥和電液比例溢流閥同時作為閉環(huán)控制元件，流量伺服閥逡逑用于進油節(jié)流調(diào)速，電液比例溢流閥用于試驗力的閉環(huán)控制，使得系統(tǒng)壓力與負載壓力相逡逑適應(yīng)，，減少了功率損失。但是電液比例溢流閥的動態(tài)響應(yīng)慢，導致系統(tǒng)控制精度較低，而逡逑且方案中使用了伺服閥，對油液清潔度要求高，加大了調(diào)試和維修的難度。逡逑ｒ邐Ｉ邐ｒ－ｍ邐１１１邋．邐Ｌａ逡逑１１１邐Ｔ１邐四逡逑ｉ邐Ｔ逡逑☆邋｜邋｜｜１１｜邋＼Ｔ邐＾邋ｉ邋ｒｒ＾ｌｌ］！逡逑’Ｖ邋ｖ１邋Ｉ邋ｆ邋Ｉ邋丁丁邋Ｉ邋／＇邋ｊＷ邐廠－．卜邋邐＃邋Ｉ邐逡逑：－－１邐ｓ逡逑ｊ，邋■＇、

本文編號：2591396