300MN水壓機(jī)液壓操縱系統(tǒng)性能仿真及其控制策略研究.pdf

1、液壓機(jī)是制品成型生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的設(shè)備之一。由于液壓機(jī)在工作中的廣泛適用性，使其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各部門得到廣泛的應(yīng)用。隨著我國(guó)航天事業(yè)的不斷發(fā)展以及國(guó)防現(xiàn)代化的需要，對(duì)我國(guó)高精度、大噸位液壓機(jī)鍛造的控制水平提出了更高的要求。我國(guó)現(xiàn)有的300MN模鍛水壓機(jī)是目前亞洲最大的水壓機(jī)，是加工各種航天設(shè)備以及軍事設(shè)施的關(guān)鍵設(shè)備。但現(xiàn)有的300MN水壓機(jī)的操縱系統(tǒng)已經(jīng)老化，需要對(duì)其進(jìn)行改造。將現(xiàn)有的“水控水”結(jié)構(gòu)改造成為“油控水”的結(jié)構(gòu)形式。新增的油壓系

2、統(tǒng)在操縱系統(tǒng)中起著非常重要的作用，為了更好的了解液壓操縱系統(tǒng)的性能和其影響因素，本文以300MN水壓機(jī)液壓操縱系統(tǒng)為研究對(duì)象，通過計(jì)算機(jī)的建模仿真，了解了系統(tǒng)的工作特性，并針對(duì)系統(tǒng)中突變負(fù)載干擾問題分析研究了合理的控制策略。因此本文無疑對(duì)提高水壓機(jī)操縱系統(tǒng)的控制精度和效率具有一定的意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 本文首先根據(jù)300MN水壓機(jī)實(shí)際工作的需求，分析了液壓操縱系統(tǒng)的構(gòu)成和形式。設(shè)計(jì)了以電液比例控制技術(shù)為核心的數(shù)字化電液系統(tǒng)，通過

3、電氣系統(tǒng)的控制可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)流量的精確控制，最終達(dá)到對(duì)水壓機(jī)的精確控制。 根據(jù)牛頓力學(xué)定律和液壓系統(tǒng)流量方程以及流體的可壓縮性方程等推導(dǎo)了電液比例閥、方向插裝閥和接力器等主要元件的數(shù)學(xué)模型。在MATLAB語言環(huán)境下建立主要元件的計(jì)算機(jī)仿真模型，并將其分別封裝后構(gòu)成單個(gè)模塊，將單個(gè)模塊通過Copy和連線構(gòu)成復(fù)雜的液壓操縱系統(tǒng)的整體仿真模型。利用該模型對(duì)液壓操縱系統(tǒng)進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真研究，通過仿真和實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較，證明了系統(tǒng)模型建立

4、的正確性。同時(shí)仿真結(jié)果表明，液壓操縱系統(tǒng)在未進(jìn)行校正時(shí)的控制效果是難以滿足實(shí)際需求的，必須設(shè)計(jì)合理的控制器對(duì)其進(jìn)行校正。 針對(duì)水壓機(jī)液壓操縱系統(tǒng)存在的負(fù)載干擾問題，研究了系統(tǒng)的控制策略。將常規(guī)的PID控制和PID-H<,∞>控制策略分別應(yīng)用于系統(tǒng)中進(jìn)行仿真，得出常規(guī)的PID控制難以抑制系統(tǒng)的負(fù)載干擾，系統(tǒng)的控制精度較差。而將PID控制和H<,∞>控制有機(jī)的結(jié)合起來，構(gòu)成了PID-H<,∞>控制器，在保證系統(tǒng)的輸出跟蹤精度的同時(shí)，