锻造液压机组液压控制系统研究

华中理工大学博士学位论文

锻造液压机组液压控制系统研究

姓名：陈柏金申请学位级别：博士专业：材料科学指导教师：黄树槐

2000.11.1

华中理工大学博士学位论文

摘

要

愀造液压机由于锻造速度快、控制精度好、自动化程度高、工艺范围广以及节能、

节材显著，被认为是自由锻设备的发展方向之一，是目前在用大型自由锻锤及中小型

～、

普通水压机的更新换代产品。广４

本文从锻造液压机的快速性、平稳性与可靠性要求出发，结合机、电、液技术的

最新发展趋势，研制了一种既具有高性能价格比，又具有高可靠性和可维护性的锻造

液压机系统，并对其进行了理论与实践研究。该系统已应用于实际生产中，形成了商

品化的产品。

憎先针对目前锻造液压机液压传动系统中多级开关阀控制系统成本低、性能差和正弦泉控制系统性能好、成本高的矛盾，在国内外首次采用大通径比例插装阀构成了

锻造液压机液压伺服系统，并对其工作特点和动静态特性进行了研究与分析，同时对正弦泵控制系统的特性也进行了研究。通过仿真对几种系统的性能进行了分析对比，理论证明采用大通径比例阀控制锻造液压机是可行的。

其次研究了影响锻造液压机的快速性、平稳性及控制精度的因素，研究了阀组开关特性对系统性能的影响。针对锻造液压机的典型非线性、时变系统特性以及存在较大的参数变化和大时变负载干扰、控制对象比较复杂、难以建立准确的数学模型的特点，提出了采用预测多模控制技术来实现其控制，并对这一策略进行了详细研究。试验表明，采用该控制方案，在高压、大流量、大运动惯量的情况下，系统达到了１２０次／分钟的锻造速度和±ｌｍｍ的锻造精度。

此外对锻造液压机控制系统的体系结构和硬、软件进行了研究。探讨了近几年兴

起的现场总线控制技术，研究了其相关应用技术，并应用现场总线技术来构造控制系统架构，将现场总线控制技术成功地应用于锻造液压机组的控制。根据硬件积木化、硬件软件化、软件模块化的思想，对锻造液压机组计算机控制系统的硬软件结构进行了研究与设计，开发了相应的实时控制软件，并成功地应用于生产实际。

最后对影响锻造液压机性能的各个环节进行了实验研究。÷’

．，

关键词：锻造，液压机，液压系统，电液比例控制，计算机控制，模糊控制，

现场总线，ＣＮＣ系统

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Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｆｏｒｇｉｎｇｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｒｅｓｓｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ

ａｓｏｎｅ

ｏｆｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｏｆｆｏｒｇｉｎｇ

ｐｒｅｓｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｆａｓｔｆｏｒｇｉｎｇｓｐｅｅｄ，ｈｉｇｈｃｏｎｔｒｏｌａｃｃｕｒａｃｙ，ｈｉｇｈａｕｔｏｍａｔｉｚａｔｉｏｎ，ｗｉｄｅ

ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｒａｎｇｅ，ｓａｖｉｎｇｅｎｅｒｇｙａｎｄｍａｔｅｒｉａｌ．Ｉｔｉｓ

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ｐｒｏｄｕｃｔｒｅｐｌａｃｉｎｇｌａｒｇｅｔｙｐｅｆｏｒｇｅ

ｈａｍｍｅｒａｎｄｍｅｓｏｔｙｐｅａｎｄｍｉｎｉｔｙｐｅｃｏｍｍｏｎｆｏｒｇｉｎｇｗａｔｅｒｐｒｅｓｓ．

Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｅｎｄｅｎｃｙｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌ，ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄｈｙｄｒａｕｌｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｉｎｔｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ．Ｔｏｍｅｅｔｔｈｅｄｅｍａｎｄｓｏｆｆａｓｔｓｐｅｅｄ，ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ａｋｉｎｄｏｆｆｏｒｇｉｎｇｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｒｅｓｓｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｅｉｔｈｅｒｈｉｇｈｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ—ｐｒｉｃｅｏｒ

ｇｏｏｄ

ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｍａｉｎｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙｉｓ

ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅｏｒｙａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ

ａｒｅ

ａｌｓｏ

ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｉｎｔｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ．Ｎｏｗｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏａｃｔｕａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｉｓｅｎｔｅｒｅｄｍａｒｋｅｔ．

Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃ

ｓｅｒｖｏ

ｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙ

ｕｓｅ

ｏｆｌａｒｇｅ—ｓｃａｌｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ

ｖａｌｖｅ，ａｎｄｔｈｅｄｙｎａｍｉｃａｎｄｓｔａｔｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｒｅ

ａｌｓｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ

ｏｆｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｕｓｉｎｇｓｉｎｅｐｕｍｐ

ａｒｅ

ａｌｓｏｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｍｕｌｔｉｐｌｅｓｗｉｔｃｈｅｓｖａｌｖｅｓｙｓｔｅｍｈａｓ

ｌｏｗｐｒｉｃｅｂｕｔｗｏｒｓｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ａｎｄｔｈｅｓｉｎｅｐｕｍｐｓｙｓｔｅｍｈａｓｂｅｔｔｅｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｂｕｔ

ｈｉｇｈｐｒｉｃｅ．ｔｈｅｌａｒｇｅ—ｓｃａｌｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｖａｌｖｅｓｙｓｔｅｍａｖｏｉｄｓｔｈｅｓｅｃｏｎｔｒａｄｉｃｔｉｏｎｓ．Ｂａｓｅｄ

ｏｎ

ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅｓｅｖｅｒａｌｋｉｎｄｓｏｆｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｌａｒｇｅ—ｓｃａｌｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｖａｌｖｅｓｙｓｔｅｍｉｓｐｒｏｖｅｄｔｏｂｅｓｕｉｔａｂｌｅ．

Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅｆａｃｔｏｒｓｔｈａｔｅｆｆｅｃｔ

ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ

ｏｆｆｏｒｇｉｎｇｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｒｅｓｓ，ｓｕｃｈ

ａｓ

ｈｉｇｈ

ｖｅｌｏｃｉｔｙ，ｈｉｇｈｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄａｃｃｕｒａｃｙ，ａｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｈｏｗｔｈｅｏｐｅｎ—ｃｌｏｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｖａｌｖｅｕｎｉｔｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅ

ｏｎ

ｓｙｓｔｅｍ

ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ

ｉｓａｌｓｏｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ．

Ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｆｏｒｇｉｎｇｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｒｅｓｓｈａｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｎｏｎｌｉｎｅａｒ’ｔｉｍｅｖａｒｉｅｔｙａｎｄ

ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｃｈａｎｇｅａｎｄｌｏａｄｄｉｓｔｕｒｂ，ｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ

ａｒｅ

ｍｏｒｅｃｏｍｐｌｅｘａｎｄｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏ

ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｘａｃｔｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓｍｏｄｅｌ，ｐｒｅｄｉｃｔｍｕｌｔｉｐｌｅｐａｔｔｅｒｎｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓａｄｏｐｔｅｄ

ａｎｄｔｈｅｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ

ａｒｅ

ｓｔｕｄｉｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｃｈｉｅｖｅｓｓｐｅｅｄｏｆ

１２０ｔｉｍｅｓｐｅｒｍｉｎｕｔｅｓａｎｄｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆ±ｌｍｍｉｎｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｈｉｇｈｆｌｕｘａｎｄ

ｈｅａｖｙｍｏｖｉｎｇｉｎｅｒｔｉａｌｂｙｕｓｉｎｇｔｈｉｓｓｃｈｅｍ …… 此处隐藏：2069字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……