本文關(guān)鍵詞：大噸位充液拉深成形控制系統(tǒng)的研究

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【摘要】：隨著航天運載火箭向著構(gòu)件輕量化、運載重型化以及高可靠性、低成本等方向發(fā)展,越來越多的一體式大型薄壁類構(gòu)件被應(yīng)用于運載火箭上,以便降低成本、提高運載效率。這類構(gòu)件的材料大多拉深比低,成形困難,現(xiàn)在國內(nèi)已有液壓機噸位較小,無法有效完成板材拉深成形,從而嚴重制約了我國運載火箭技術(shù)的改進和發(fā)展。充液拉深技術(shù)是解決材料難成形問題最有效的辦法之一,當今各航天強國運載火箭上的大型薄壁構(gòu)件幾乎都是由充液拉深技術(shù)成形而成。本課題的主要任務(wù)是為大噸位充液拉深液壓機設(shè)計充液室壓力控制系統(tǒng)。為此首先總結(jié)了國內(nèi)外關(guān)于充液室系統(tǒng)基本構(gòu)型和控制方法方面的研究,在此基礎(chǔ)上結(jié)合本系統(tǒng)流量大的特點,選擇五個增壓缸共同控制充液室壓力的方案。為了使系統(tǒng)正常工作,五個增壓缸需同時進行壓力控制和位移同步控制�；谶@個方案,首先按照實際需要進行元件選型和關(guān)鍵部件的設(shè)計。然后建立起單通道系統(tǒng)的數(shù)學模型,采用變增益PID控制器消除單通道模型正反向運動的不對稱性。考慮到系統(tǒng)的負載是一個液室,負載參數(shù)的變化范圍大,這里設(shè)計了模糊自適應(yīng)整定PID控制器以提高系統(tǒng)的魯棒性和適應(yīng)性。通過對比仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)模糊自適應(yīng)整定PID控制器的控制效果更理想。然后利用MATLAB-AMESim軟件建立整機系統(tǒng)的數(shù)學模型,在此模型基礎(chǔ)上提出“并行方式”、“跟隨方式”、“補償方式”三種方式來同時實現(xiàn)對液室壓力的控制和增壓缸位移同步。通過仿真分析發(fā)現(xiàn)“并行方式”可以很好的控制液室壓力,但是無法消除位移同步偏差,“跟隨方式”和“補償方式”在完成壓力控制的情況下,都能顯著減小位移偏差,“跟隨方式”控制效果最好。最終基于“跟隨方式”思想結(jié)合模糊自適應(yīng)整定PID控制設(shè)計充液室系統(tǒng)控制器。最后,利用實驗室中的兩個增壓缸搭建實驗臺,基于此實驗臺測試所設(shè)計控制器的有效性。實驗中以研華工控機為載體,基于C++Builder編寫相關(guān)程序。首先通過系統(tǒng)辨識獲得液壓伺服系統(tǒng)的數(shù)學模型,并基于此設(shè)計PID控制器。然后對第一個增壓缸進行壓力控制,跟蹤給定壓力信號;第二個增壓缸跟隨第一個增壓缸位移。最終實驗結(jié)果表明壓力誤差和兩個增壓缸的位移偏差都較小,此控制方式可以同時實現(xiàn)壓力控制和增壓缸的位移同步,控制器性能滿足系統(tǒng)要求。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V46

【參考文獻】

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本文編號：1286931