三向应力加载试验机力位混合控制研究.pdf

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1、硕士学位论文↑（宋体小1号字加粗）三向应力加载试验机力位混合控制研究↑（黑体2号字）RESEARCHONFORCE/POSITIONHYBRIDCONTROLOFTHREE-DIMENSIONALSTRESSLOADINGTESTINGMACHINE↑（TimesNewRoman2号字加粗，题目太长时可用小2号字）崔璇↑（宋体小2号字加粗）哈尔滨工业大学←（楷体小2号字加粗）2018年6月←（年、月用阿拉伯数字，宋体、TimesNewRoman小2号字加粗）国内图书分类号：TP271.31学校代码：10213国际图书分类号：621.22密级：公开↑↑（宋体小4

2、号字）（宋体小4号字）工学硕士学位论文↑（宋体小2号字加粗）三向应力加载试验机力位混合控制研究↑（黑体2号字）硕士研究生：崔璇导师：曹健副教授申请学位：工学硕士学科：机械电子工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP271.31（TimesNewRoman小4字）U.D.C:621.22（TimesNewRoman小4字）DissertationfortheMasterDegreeinEngineering↑（TimesNewRoman小2号字）RESEARCHONFORCE/POSITI

3、ONHYBRIDCONTROLOFTHREE-DIMENSIONALSTRESSLOADINGTESTINGMACHINE↑（TimesNewRoman2号字加粗，题目太长时可用小2号字）Candidate：CuiXuanSupervisor：AssociateProf.CaoJianAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechatronicEngineeringAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：June,2

4、018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology（TimesNewRoman4号哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要高压成形是当今制造业一种先进的加工技术，能够实现异型空心构件的生产。在高压成形过程中，材料的力学性能、管件几何参数和加载路径对构件的成形质量都有影响。成形的缺陷和管材壁厚分布特性与不同的应力加载路径紧密相关，因此采用能够模拟高压加载环境的试验机研究不同材料在高压下的性能，对于成形质量与工艺十分重要。本课题以三向应力加载试验机为研究对象，分析加载过程中存在的问题及产生原因，对其控制系

5、统展开研究，试验管材在轴向力、内压和外压三向应力复合加载下具有复杂的受力情况，三向应力与加载量的大小紧密相关。对此本文推导了三向应力与加载力之间的计算公式和管材变形公式，并采用ABAQUS分析了管材的变形趋势，总结出加载过程中会遇到的变刚度问题和干扰问题。对试验机系统而言，了解其系统的运动特性是制定控制策略的基础，因此根据各通道动力机构的结构原理，针对推力缸和内外增压器推导了数学模型，并利用Simulink软件搭建单通道仿真模型，来分析系统位置控制和力控制的响应特性。此外，本文还利用AMESim软件搭建了复合加载模型，对变形模拟过程总结的问题进行仿真，以此制定

6、控制策略。本文借鉴机器人的柔顺性控制经验，将基于力的阻抗控制引入到推力缸系统的控制中，实现了应对管材伸长干扰加大密封力的目的。此外，对于阻抗控制存在跟踪偏差的问题，推导了自适应控制律，使得推力缸在力控制下实现期望位置的跟踪。通过不同控制方式的选择，能够使试验机具有不同程度的柔顺特性。对试验机的加载机构进行了改进以提升试验效率，并编写控制程序实现控制策略。通过参数的调试对试验机进行了单向和多向加载试验，对试验结果进行了过程分析和应用探讨。关键词：三向应力加载；阻抗控制；自适应控制；管材试验-I-哈尔滨工业大学硕士学位论文AbstractHigh-pressure

7、formingisanadvancedprocessingtechnologyintoday'smanufac-turingindustrythatenablestheproductionofshapedhollowcomponents.Intheprocessofhighpressureforming,themechanicalpropertiesofthematerial,thegeometricparametersofthepipeandtheloadingpathhaveaneffectontheformingqualityofthecomponent

8、.Formingdefectsandw