本文關(guān)鍵詞：空心液壓缸設(shè)計及雙缸同步控制系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 空心液壓缸 有限元分析 同步控制 數(shù)學(xué)模型 遺傳算法 IGA-PID 仿真

【摘要】：液壓缸作為執(zhí)行元件在液壓系統(tǒng)中經(jīng)常應(yīng)用，，它是將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。為了解決重型高精度液壓缸活塞體慣性大、動態(tài)響應(yīng)差的問題，本文設(shè)計了一種新型的、具有特殊用途的液壓缸——空心液壓缸。在其特有的中空內(nèi)缸筒空間中可安裝特種機(jī)械構(gòu)件，并允許鋼纜、電纜、軸類等穿過，這樣空心液壓缸就可方便地應(yīng)用在重型裝備起升、橋梁吊裝等設(shè)備中，使其完成同步頂升、張拉、行走等功能。然而通過檢索相關(guān)文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)對空心液壓缸在液壓同步系統(tǒng)中的應(yīng)用研究尚少，因此本文在設(shè)計了空心液壓缸的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了空心液壓缸雙缸同步系統(tǒng)。 首先，介紹了課題研究背景及意義，論述了液壓缸、空心液壓缸、液壓同步控制系統(tǒng)及空心液壓缸同步系統(tǒng)的應(yīng)用和研究現(xiàn)狀，說明了本文所要研究課題的來源及主要工作內(nèi)容。分析了空心液壓缸結(jié)構(gòu)特點，給出了雙作用空心液壓缸的關(guān)鍵零部件的設(shè)計計算過程，建立了其三維特征模型，先對單作用空心液壓缸作了靜強(qiáng)度分析，緊接著將設(shè)計的雙作用空心液壓缸與實心液壓缸在均載與偏載情況下作了承載性能對比分析，結(jié)果表明空心液壓缸的承載性能優(yōu)于實心液壓缸。 其次，研究分析了常用的液壓同步回路、同步控制方式和控制策略，設(shè)計了空心液壓缸雙缸同步回路，構(gòu)思了空心液壓缸雙缸同步實驗臺機(jī)械、電氣、液壓等部分相應(yīng)的設(shè)計要求以及關(guān)鍵零部件的選用原則。通過列寫電液比例方向閥、空心液壓缸以及反饋元件的數(shù)學(xué)方程，建立了空心液壓缸雙缸同步系統(tǒng)傳遞函數(shù)方框圖，得出了每個通道的閉環(huán)與開環(huán)傳遞函數(shù)，為仿真分析提供了理論依據(jù)。 最后，分析了遺傳算法和經(jīng)典PID控制算法的原理，并結(jié)合兩者的優(yōu)勢，創(chuàng)新性的應(yīng)用在空心液壓缸雙缸同步系統(tǒng)中，設(shè)計了基于IGA-PID同步控制器，建立了雙缸同步系統(tǒng)的仿真模型，進(jìn)行了仿真實驗分析，結(jié)果表明空心液壓缸雙缸同步系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)好，同步精度高�？偨Y(jié)了本文的相關(guān)工作內(nèi)容，提出了進(jìn)一步要研究的內(nèi)容，并對空心液壓缸雙缸同步系統(tǒng)的研究和應(yīng)用進(jìn)行了展望。
【關(guān)鍵詞】：空心液壓缸 有限元分析 同步控制 數(shù)學(xué)模型 遺傳算法 IGA-PID 仿真
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH137.51
【目錄】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 液壓缸的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 液壓缸的應(yīng)用12
• 1.2.2 液壓缸的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 空心液壓缸的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 液壓同步控制系統(tǒng)的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3.1 液壓同步系統(tǒng)的應(yīng)用15
• 1.3.2 液壓同步控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.3 空心液壓缸同步系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 論文來源與研究內(nèi)容18-19
• 1.4.1 論文來源18
• 1.4.2 研究內(nèi)容18-19
• 第二章 空心液壓缸的設(shè)計建模與分析19-35
• 2.1 空心液壓缸的特點19
• 2.2 雙作用空心液壓缸關(guān)鍵零部件的計算與選用19-21
• 2.2.1 設(shè)計基本參數(shù)和要求19
• 2.2.2 外缸體內(nèi)徑的計算19-20
• 2.2.3 外缸體壁厚度的計算20
• 2.2.4 活塞缸體外徑的計算及強(qiáng)度校核20-21
• 2.2.5 密封件的選用21
• 2.3 基于 Solidworks 的空心液壓缸模型建立21-24
• 2.3.1 設(shè)計方法概述21-23
• 2.3.2 雙作用空心液壓缸模型建立23-24
• 2.4 基于 Solidworks Simulation 的空心液壓缸有限元分析24-35
• 2.4.1 Solidworks Simulation 簡介24-26
• 2.4.2 單作用空心液壓缸靜強(qiáng)度分析26-29
• 2.4.3 雙作用空心液壓缸與實心液壓缸承載性能對比分析29-35
• 第三章 空心液壓缸雙缸同步控制系統(tǒng)的設(shè)計35-49
• 3.1 液壓同步回路應(yīng)用與分析35-39
• 3.1.1 機(jī)械控制液壓同步回路35
• 3.1.2 同步閥控制液壓同步回路35-36
• 3.1.3 同步缸控制液壓同步回路36
• 3.1.4 泵控制液壓同步回路36-37
• 3.1.5 節(jié)流閥、調(diào)速閥控制液壓同步回路37
• 3.1.6 比例、伺服閥控制液壓同步回路37-38
• 3.1.7 數(shù)字閥液壓同步回路38-39
• 3.2 空心液壓缸雙缸同步控制回路設(shè)計39-42
• 3.2.1 控制方式的分析39-40
• 3.2.2 控制策略的分析40-41
• 3.2.3 液壓原理圖的設(shè)計41-42
• 3.3 空心液壓缸雙缸同步實驗臺設(shè)計42-49
• 3.3.1 機(jī)械部分42-43
• 3.3.2 電氣部分43-46
• 3.3.3 液壓部分46-49
• 第四章 空心液壓缸雙缸同步系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模49-57
• 4.1 引言49
• 4.2 電液比例方向閥數(shù)學(xué)模型49-53
• 4.2.1 比例放大器49-50
• 4.2.2 先導(dǎo)閥50-51
• 4.2.3 主滑閥51-53
• 4.3 空心液壓缸的數(shù)學(xué)模型53-54
• 4.3.1 比例閥的負(fù)載壓力-流量特性方程53
• 4.3.2 非對稱空心液壓缸負(fù)載流量方程53-54
• 4.3.3 空心液壓缸的活塞缸體受力平衡方程54
• 4.4 反饋單元54
• 4.5 同步系統(tǒng)的傳遞函數(shù)54-57
• 第五章 空心液壓缸雙缸同步控制策略研究與仿真分析57-71
• 5.1 引言57
• 5.2 空心液壓缸雙缸同步系統(tǒng) IGA-PID 控制策略57-63
• 5.2.1 遺傳算法57-59
• 5.2.2 PID 控制算法59-60
• 5.2.3 基于 IGA-PID 雙缸同步控制器的設(shè)計60-63
• 5.3 空心液壓缸雙缸同步控制系統(tǒng)仿真分析63-71
• 5.3.1 計算機(jī)仿真63-65
• 5.3.2 MATLAB/Simulink 簡介65
• 5.3.3 仿真模型建立65-68
• 5.3.4 仿真實驗分析68-71
• 第六章 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 總結(jié)71
• 6.2 展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 致謝77-79
• 攻讀學(xué)位期間參與的工程項目及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文79-80

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：855298