【摘要】：熱壓板升降系統(tǒng)是人造板連續(xù)平壓機(jī)的重要組成部分,決定了連續(xù)平壓機(jī)的穩(wěn)定性與可靠性。在熱壓板升降過程中需要對(duì)與熱壓板相連的多組液壓活塞缸進(jìn)行高精度同步控制。由于熱壓板升降系統(tǒng)具有非線性、強(qiáng)耦合、強(qiáng)慣性等特點(diǎn),執(zhí)行元件及被控對(duì)象較多,受設(shè)備加工制造精度、液壓元器件性能、液壓系統(tǒng)泄露等因素的影響,當(dāng)前采用的常規(guī)PID控制方法對(duì)于連續(xù)壓機(jī)多組液壓缸同步運(yùn)動(dòng)控制精度不夠高,而且容易產(chǎn)生瞬時(shí)偏差超限的現(xiàn)象,使得熱壓板傾斜或局部受力不均,導(dǎo)致不能壓制合格的人造板材,容易對(duì)熱壓板和調(diào)節(jié)閥造成一定程度的損壞甚至造成停產(chǎn),增加生產(chǎn)成本。為了克服因系統(tǒng)自身特點(diǎn)、制造精度及元件性能等因素對(duì)同步控制精度的影響,本文研究熱壓板升降系統(tǒng)的群集同步控制技術(shù),從液壓同步控制策略及控制算法兩方面展開研究以改善其同步控制精度。提出了基于預(yù)測(cè)控制的連續(xù)平壓機(jī)熱壓板升降系統(tǒng)環(huán)形耦合同步控制策略,在理論推導(dǎo)、仿真實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,構(gòu)建基于預(yù)測(cè)控制的連續(xù)平壓機(jī)熱壓板升降系統(tǒng)環(huán)形耦合同步控制算法模型,并成功應(yīng)用于連續(xù)壓機(jī)生產(chǎn)線。論文主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:第一,在分析連續(xù)平壓機(jī)液壓系統(tǒng)現(xiàn)存問題的基礎(chǔ)上,建立連續(xù)平壓機(jī)閥控液壓缸閉環(huán)控制系統(tǒng),并推導(dǎo)其數(shù)學(xué)模型。最后從熱壓板升降系統(tǒng)液壓控制的角度分析了其同步控制需求,即單路油缸的高精度位置跟蹤控制及多路油缸的高精度群集同步控制。第二,針對(duì)熱壓板升降系統(tǒng)控制需求,研究其單路油缸的高精度位置跟蹤控制算法,在分析幾種主要的液壓同步控制算法特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出采用廣義預(yù)測(cè)控制算法改善其單路油缸的位置跟蹤控制性能。詳細(xì)介紹了廣義預(yù)測(cè)控制器的設(shè)計(jì)方法和流程,通過Matlab軟件和PID算法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)與對(duì)比分析,驗(yàn)證技術(shù)參數(shù)對(duì)生產(chǎn)工藝和設(shè)備性能的影響,以及預(yù)測(cè)控制對(duì)熱壓板升降系統(tǒng)油缸位移的跟蹤控制效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,廣義預(yù)測(cè)控制具有較好的定值跟蹤和隨動(dòng)跟蹤性能,具有超調(diào)小、響應(yīng)速度快、抗擾動(dòng)能力強(qiáng)和控制精度高的優(yōu)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)熱壓板位置的實(shí)時(shí)跟蹤控制。第三,針對(duì)熱壓板升降系統(tǒng)控制需求,研究其多油缸的高精度同步控制方法,在分析了幾種主要同步控制方式特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出采用環(huán)形耦合同步控制方式進(jìn)行系統(tǒng)群集同步控制,并通過和主從同步控制方式的仿真對(duì)比實(shí)驗(yàn)進(jìn)行理論驗(yàn)證。同時(shí)為改善升降系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能,增強(qiáng)系統(tǒng)魯棒性,進(jìn)一步提出采用預(yù)測(cè)控制取代常規(guī)PID控制對(duì)環(huán)形耦合同步控制進(jìn)行改進(jìn),設(shè)計(jì)了環(huán)形耦合群集同步預(yù)測(cè)控制器,構(gòu)建了包含同步誤差及位置跟蹤誤差的最優(yōu)性能指標(biāo)函數(shù),并著重推導(dǎo)了其同步控制規(guī)律。論文對(duì)建立的系統(tǒng)模型進(jìn)行了理論驗(yàn)證并和基于PID控制的主從同步控制及基于PID控制的環(huán)形耦合同步控制分別進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果表明,基于預(yù)測(cè)控制的環(huán)形耦合同步控制方法具有更好的位置跟蹤性能和同步性能,系統(tǒng)抗干擾性和魯棒性強(qiáng),響應(yīng)速度快,適用于被控對(duì)象較多的連續(xù)平壓機(jī)熱壓板升降系統(tǒng)。第四,給出了熱壓板升降系統(tǒng)測(cè)控平臺(tái)的硬件組態(tài),以及基于預(yù)測(cè)控制的環(huán)形耦合群集同步控制方法的軟件實(shí)現(xiàn),并檢驗(yàn)了其實(shí)際應(yīng)用效果。系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果表明熱壓板升降過程中左右同步控制偏差極限3mm,前后同步控制偏差極限達(dá)到10mm,同當(dāng)前國(guó)內(nèi)外同步控制左右同步偏差極限4mm和前后同步偏差極限15mm相比,精度分別提高了25%和33%,滿足熱壓板升降過程的工藝要求。
【圖文】：

圖 2-3 機(jī)架油缸組控制示意圖Fig.2-3 Control diagram of the frame oil cylinder group缸組液壓控制原理如圖 2-4 所示，壓力（流量）控制閥組調(diào)節(jié)進(jìn)缸的壓力和流量，，調(diào)速閥組控制進(jìn)入活塞缸有桿腔的流量，安全個(gè)系統(tǒng)的安全性。安全閥組壓力控制裝置調(diào)速閥組提升控制閥組柱塞缸活塞缸活塞桿腔活塞腔

壓力控制系統(tǒng)原理圖
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TS64;TP273

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2643433