摩擦焊机电液比例控制系统研究

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1、摘要为分析电液比例控制系统在摩擦焊接控制过程中应用的可行性与必要性，分别建立了以开关型减压阀、比例溢流阀、比例减压阀为主要控制阀的三种摩擦焊机施力系统；设计了基于工业控制计算机的摩擦焊接计算机控制系统硬件，采用VisualC++开发环境编制了以Windows2000／XP为平台的控制系统软件。利用计算机控制系统，对三种摩擦焊机轴向压力液压系统的静态特性、时域动态特性进行了测量与对比分析：研究了两种比例阀系统的动态数学模型，分析了系统的物理意义，采用分析法建立了简化数学模型：采用时域阶跃响应及频域响应两种实验

2、建模的方法，建立了系统的近似传递函数，用Matlab仿真的方法进行了验证分丰斥。分析表明，两种比例阀系统较开关阀系统轴向压力静态误差小，重复性好。比例溢流阀可近似为一个二阶振荡环节，方向阀及管道阻尼、液压缸容积效应为一个惯性环节，比例溢流阀系统模型由这两部分串联组成。比例减压阀系统具有类似环滞的非线性特征，以时域阶跃响应分析，可以将比例减压阀系统简化为二阶振荡环节，随比例方向阀开口由大到小，系统从欠阻尼、临界阻尼到过阻尼转变。在三种控制系统下，分别焊接了大批量地质钻杆，对摩撩焊接过程关键参数的稳定性与变化趋

3、势进行了分析对比。重点分析了液压系统油温变化对轴向压力及其它过程参数的影响。结果表明，油温变化对开关阀系统轴向压力的稳定性影响显著，油温越高，轴向压力越低。采用比例阀的电液比例计算机闭环控制系统，消除了油温等因素对轴向压力稳定性的影响，长期焊接生产条件下，摩擦压力和顶锻压力的平均误差近乎于0，其标准误差、变异系数也比开关阀系统低一个数量级。比例阀系统下，焊接过程其它关键参数如稳态电流、变形量也较开关阀系统稳定性好。但采用目前的控制系统，工进速度波动较大，还需进一步改进。关键词：摩擦焊接，电液比例控制，计算机

4、控制，焊接参数，油温西北J：业大学硕士学位论文AbstractInordertoanalysesthenecessityandpracticabilityofthefrictionweldingelectro-hydraulicproportionalcomputercloseloopcentrelsystem．threekindshydraulicsystemsoffrictionweldingmachine．whichdifferentfromthemaincentrelvalvebyswitchred

5、ucingvalve，proportionalreliefvalveandproportionalreducingvalveareestablished．FrictionweldingcomputercentrelsystemhardwarebasedonindustryPCisdesigned．andthecentrelsoftwareisdevelopedinWindows2000／XPopeningplatfornlbyVisualC++developmenttools．Thestaticanddyn

6、amiccharacteristicsofthethreehydraulicsystemsoffrictionweldingmachinearemeasuredandcomparedbycomputercontrolsystem．Dynamicmathematicalmodelofproportionalsystemisstudied，throughanalyzingphysicsmeaning，simplifiedmodelisestablishedbymechanismanalyticmethod．By

7、timedomainstepresponseexperimentalmodelingmethodandfrequencydomainresponseexperimentalmodelingmethod，approximatecoarsetransferfunctionisconstructed，checkanalysisiscarriedoutinMatlabenvironment．Theresultsshowthattllestaticanddynamiccharacteristicsofthetwopr

8、oportionalvalvesystem’saxialpressurearegoodthanthoseoftheswitchvalvesystem．Proportionalreliefvalveisconsideredasasecondorderoscillatornode，dampingofproportionaldirectionvalveandpipeline，andhydrauliccylindervo