全纤维曲轴锻造液压机同步控制研究

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目全纤维曲轴锻造液压机同步控制研究作者姓名李雪冰学位类别工程硕士指导教师孔祥东教授姚静副教授冯景昌高级工程师2016年5月中图分类号：TH137学校代码：10216UDC：621密级：公开工程硕士学位论文（应用研究型）全纤维曲轴锻造液压机同步控制研究硕士研究生：李雪冰导师：孔祥东教授副导师：姚静副教授冯景昌高级工程师申请学位：工程硕士工程领域：机械工程所属学院：机械工程学院答辩日期：2016年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinMechanicalEngineeringSTUDYONSYNCHRONIZAT

2、IONCONTROLFORFULL-FIBERCRANKSHAFTUPSETTING-BENDINGHYDRAULICPRESSByLiXuebingSupervisor:ProfessorKongXiangdongViceSupervisor:AssociateProfessorYaoJingSeniorEngineerFengJingchangYanshanUniversityMay,2016燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《全纤维曲轴锻造液压机同步控制研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除

3、已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日摘要摘要曲轴是船舶、汽车发动机的关键部件，被誉为柴油机的“心脏”，机械性能良好和可靠性高的大中型全纤维曲轴对船舶、汽车运行的平稳性和安全性至关重要。全纤维曲轴锻造液压机是生产全纤维曲轴的专用成形装备，该液压机的镦粗双驱动液压缸同步控制性能和镦粗缸-弯曲缸协调控制的性能对全纤维曲轴的成形质量和成形效率具有很大的影响，为提高液压机的同步控制和协调控制性能，需重点解决液压控制系统普遍存在的非线性及负载干扰对控制性能产生的

4、不利影响，本文针对全纤维曲轴锻造液压机液压同步及协调控制系统开展研究工作，研究成果对全纤维曲轴液压机控制性能的改善具有理论指导和实践意义。本文研究工作如下：(1)建立NT-R法全纤维曲轴专用液压机三维本体模型，在分析其组成机构、工艺工程以及液压控制原理的基础上，采用机理建模法建立全纤维曲轴锻造液压机同步控制系统双输入双输出的耦合数学模型以及弯曲系统的数学模型并搭建其MATLAB/Simulink仿真模型，重点研究电液比例阀的死区、镦锻缸的泄漏对同步控制性能的影响，同时研究同步控制系统在典型负载力下各通道输出位移的耦合特性。(2)针对同步控制系统中存在的负载力对输出位移的耦合作用，将同

5、步控制系统的传递函数框图转化为标准的V规范耦合对象，采用基于反馈补偿的输入和负载干扰全解耦控制方法建立补偿解耦环节的数学模型，进行相应的仿真研究，分析该补偿解耦方法对同步控制系统解耦的控制效果。(3)针对同步控制系统负载存在偏载力干扰的特点，设计鲁棒性好、适应能力强的交叉耦合模糊PID控制器，将其与解耦控制算法相结合，对同步控制系统在多种类型的偏载力作用下进行仿真研究，分析其同步控制性能；提出基于速度前馈的主从式PID镦-弯协调控制策略，分析弯曲缸与镦锻缸的协调控制。(4)搭建同步控制系统实验台。实验研究同一型式不同负载力对液压缸同步误差的影响；对同步控制系统的耦合特性、交叉耦合模糊

6、PID控制器、基于速度前馈的主从式PID协调控制方法进行原理性的实验验证，验证本文的理论以及提出的控制策略的可行性。-I-燕山大学工程硕士学位论文关键词：全纤维曲轴锻造液压机；曲轴弯曲-镦锻方法；同步与协调控制；解耦控制；模糊PID控制-II-AbstractAbstractAsdieselengines’heart,thecrankshaftisthekeycomponentofshipbuildingandautomobileengines,andthemediumandlargefull-fibercrankshaftwithgoodmechanicalpropertiesan

7、dhighreliabilityisessentialforthestabilityandsafetyofautomobileandship.Full-fibercrankshaftforginghydraulicpressisspecialformingequipmenttoproducefull-fibercrankshaft,whoseupsettingsystem’ssynchronouscontrolperformanceofdoubledriv