摩擦焊机电液伺服控制系统联合仿真研究.pdf

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1、鸯舔珲机淑伺暇茬割春玩联合奥嘶鬼术口马朝杰口杜随更口邵奇口赵鑫哲西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室西安710072摘要：为提高连续驱动摩擦焊机施力系统动态特性，采用电液伺服比例阀控制施力系统的压力和速度。结合C1000型连续驱动摩擦焊机施力伺服控制系统。利用AMESim／Simulink联合仿真建立系统模型，进行了压力控制和速度控制的仿真．并与实验结果进行对比，确定了模型的正确性。进一步对比分析了该系统的压力与速度控制动态响应及影响系统响应的因素，发现该系统速度控制的工作频宽优于压力控制；减小负载质量，系统闭环速度动态响应变好，工作频宽增大。关键词：摩

2、擦焊机电液伺服控制AMESim／Simulink联合仿真中图分类号：TP391．9文献标识码：A文章编号：1000—4998(2013)07—0031—04目前．国内生产的摩擦焊机闭环液压施力系统大重要指标。电液伺服系统由电信号处理装置和若干液多是电液比例控制，采用比例方向阀和比例溢流阀实压元件组成，元件的动态性能相互影响、相互制约及系现摩擦焊接过程中轴向压力的闭环控制、滑台进给速统本身所包含的非线性．致使其动态性能复杂[。而实度的开环控制。但由于电液比例控制系统响应速度际系统的各关键点流量、压力等特性难以实现实时可相对较慢．对于工件的定长控制，尤其在工件是薄壁小测，

3、不利于深入分析，因此运用软件仿真建模分析，受件(如某些汽车配件)、焊接压力小的情况下，电液比例到越来越多的重视。控制系统对焊接轴向缩短量的控制精度较差，限制了AMESim是一种基于图形化的多学科领域复杂系摩擦焊接技术在一些高技术产业部门的应用。统建模软件．它为用户提供了较为完善的综合仿真环国外摩擦焊接施力系统一般采用以伺服阀为核心境和灵活的解决方案．还可与Matlab／Simulink、ADAMS的电液伺服控制系统[3-5]，国内也在一些摩擦焊机上进等软件进行联合仿真。基于AMESim／Simulink的联合行过电液伺服系统改造。但在实际生产过程中发现，仿真是在AME

4、Sim中建立液压模型，在Simulink中做以伺服阀为核心的电液伺服系统虽然动态响应速度控制设计．同时利用两种软件的最佳功能，可以使系统快，可控性好，但价格昂贵，对工作环境要求高，特别是模型更加精确，控制效果也得到提升_8，，因此本文借对油污控制要求高[1]。力士乐、派克等公司开发的高响助AMESim／Simulink联合仿真对施力伺服系统进行动应伺服比例阀，阀芯和套筒具有伺服功能，内装放大态分析。器，具有伺服阀的各种特性——死区小、高精度、高频1施力系统建模与仿真响，其工作频宽和性能已达高性能伺服阀水平，而成本仅为伺服阀的1／3，对油液清洁度要求比伺服阀低，工1．1

5、施力系统的构成作更可靠[．因此能够以高速响应伺服比例阀为核心如图1所示．摩擦焊机施力系统可以简化为阀控设计摩擦焊机的电液伺服施力控制系统，通过监测油液压缸伺服系统，其中液压缸为前后两腔受力面积相缸两腔的压力差和滑台的位移，实现施力系统的压力等的对称液压缸，缸的一边连接负载质量块(摩擦焊机闭环和速度闭环．进而实现工件的定长控制。滑台)。定量液压泵出口的液压油经伺服比例阀流入液动态特性是衡量电液伺服系统设计及调试水平的压缸，通过伺服比例阀控制液压缸进油和排油，从而实现活塞的运动及换向。十国家自然科学基金资助项目(编号：51175430)收稿日期：2o13年1月1．2施力系

6、统的建模参考文献Composites[J]．CompositeMaterial,1992，26(2)：207—229．『11时圣波．热物理性能对高硅氧／酚醛复合材料烧蚀性能的影[3]MSC．Marc—ATAS．AdvancedThermalAnalysisSoftwarefor响[J]．固体火箭技术，201l，34(3)：354—359．ModelingofRocketMotorsandOtherThermalProtection[2]H．L．N．McMarius，G．S．Springer．HighTemperatureThermom-SystemsUserManua

7、l[Z]．echanicalBehaviorofCar-phenolicandCarbon-carbon(编辑曰月)机械制造51卷第587期2013／7团l根据摩擦焊机施力系统．可以建立电液伺服仿真为长6m、管径25mln、杨氏模量500MPa的液压软管；模型如图2。c～n为杨氏模量206GPa的钢管，其中e、d管径12AMESim／Simulink的联合仿真是通过AMESim中mm、长0-3m；其它均为管径25Inn、长1In；液压弯头的创建接口模块和Simulink中的S函数实现连接的，管径25mm，雷诺数500，转接头管径是由12mm变为在AM