搅拌摩擦焊主轴位置液压伺服控制仿真与分析

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1、2015年1月机床与液压Jan．2015第43卷第2期MACHINETO0L&HYDRAULICSVo1．43No．2DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2015．02．022搅拌摩擦焊主轴位置液压伺服控制仿真与分析张建全，于今，蒋春梅(1．中国工程物理研究院总体工程研究所，四川绵阳621000；2．重庆大学机械工程学院，重庆400030)摘要：搅拌摩擦焊接技术是一种新型固相焊接技术，由于其独特的技术优势正被广泛应用于铝合金等轻质合金板的焊接中。分析了基于液压伺服技术的搅拌摩擦焊接系统，推导

2、出主轴液压伺服系统的数学模型，在MATLAB软件的Simulink模块中搭建控制模型，分别利用模糊PID和普通PID控制理论对控制模型进行仿真。通过分析仿真结果发现：模糊PID和普通PID控制方法虽然都能实现对主轴液压系统的伺服位置和力控制，但模糊PID控制不论是在响应时间、控制精度还是抗干扰能力方面都优于普通PID控制，并且通过实验验证了模糊PID控制的可行性。关键词：搅拌摩擦焊：位置液压伺服控制；模糊PID中图分类号：TG439．8文献标志码：A文章编号：1001—3881(2015)2-066—4Simul

3、ationandAnalysisofthePositionHydraulicServoControlforSpindleofFrictionStirWeldingzHANGJianquan，YUJin，JIANGChunmei(1．InstituteofSystemsEngineering，ChinaAcademyofEngineeringPhysics，MianyangSichuan621000。China：2．SchoolofMechanicalEngineering，ChongqingUniversity，

4、Chongqing400030，China)Abstract：Frictionstirwelding(FSW)isanewkindofsolid—phaseweldingtechnology．FSWiswidelyusedinweldingofthelightweightalloyssuchasaluminumalloyplatebecauseofitparticularadvantages．FSWsystembasedonhydraulicservotechnologywasanalyzedandthemath

5、ematicalmodelofthepositionhydraulicservocontrolsystemwasdeduced．AfterthecontrolsystemmodelwasbuiltintheMATLAB／Simulinkmodule，thesystemwassimulatedbyusingfuzzy—PIDcontrolmethodandPIDcontrolmethod．Byanalyzingthesimulationresuhs，thefollowingresultsareachieved：bo

6、thofthefuzzy—PIDandPIDcontrolmethodareeffectiveincon—trollingthepositionofthespindlehydraulicservosystem．Thefuzzy—PIDcontrolmethodworksbetterthanthePIDcontrolmethodinre—sponsetime，controlaccuracyaswellasanti—interferenceability．Theresultsofcorrespondingexperi

7、mentshowthatthefuzzy—PIDcon—trolmethodiSeffective．Keywords：FrictionStirWelding；Positionhydraulicservocontrol；Fuzzy—PID铝合金在航空、航天、汽车、船舶、轨道交通等搅拌摩擦焊(FSW)技术是英国焊接研究所行业领域的应用越来越广泛，而针对铝合金的焊接技(TwI)于1991年发明并被迅速在全球范围内广泛应术也在不断发展和革新_l]。搅拌摩擦焊作为一种新用的一种新型固相焊接技术。其工作原理为(如兴固相焊接技

8、术，在铝合金等轻质合金的焊接中得到图1所示)：Z向主轴在液压伺服系统的驱动下进给，青睐，使得铝合金的焊接工艺和质量有了很大的提搅拌头插入焊接材料高速旋转与焊接材料摩擦产生大高。和传统熔焊技术相比，搅拌摩擦焊接技术有一些量热量，使得材料处于塑性状态，随着搅拌头的移独特的特点．根除了传统熔焊产生的气孔、裂纹等缺动。高度塑性变形的材料流向搅拌头的背后，从而形陷，降低了焊接变形等