高精度扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的靜動(dòng)態(tài)特性及控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究.pdf

1、扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)機(jī)主要是用來(lái)測(cè)定彈性軸類(lèi)零件,尤其是彈性聯(lián)軸器的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等特性的設(shè)備。主要是進(jìn)行扭轉(zhuǎn)和拉、壓試驗(yàn)。目前應(yīng)用電液伺服閥控制的試驗(yàn)機(jī)被廣泛使用,但是對(duì)于大扭矩軸類(lèi)零件,其控制精度并不能很好地滿足試驗(yàn)要求,而且在高頻工況下,電液伺服扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)存在漏油、遲滯等現(xiàn)象。為此,本文采取以電動(dòng)缸作為動(dòng)力源的試驗(yàn)機(jī)為研究對(duì)象,通過(guò)控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向來(lái)控制電動(dòng)缸的運(yùn)動(dòng),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)機(jī)對(duì)軸類(lèi)零件的試驗(yàn),主要研究工作及相關(guān)結(jié)論如

2、下:
　?、籴槍?duì)課題中對(duì)試驗(yàn)機(jī)提出的要求,并以滾珠螺旋傳動(dòng)理論為基礎(chǔ),初步確定了試驗(yàn)機(jī)的機(jī)構(gòu)及其組成。計(jì)算出動(dòng)力源-電動(dòng)缸的基本參數(shù),完成了電動(dòng)缸傳動(dòng)模型的建立,以及電動(dòng)缸的選型。建立了試驗(yàn)機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型,完成各部分的靜力學(xué)與動(dòng)態(tài)特性分析。對(duì)試驗(yàn)機(jī)力學(xué)模型分析時(shí),驗(yàn)證了采取電動(dòng)缸為動(dòng)力源的可行性和優(yōu)越性。相比電液伺服試驗(yàn)機(jī),電動(dòng)試驗(yàn)機(jī)對(duì)大負(fù)載,高強(qiáng)度試驗(yàn)有著更好的效果,更好的精度。
　　②按照計(jì)算出來(lái)的參數(shù),運(yùn)用PR

3、OE軟件建立了電動(dòng)缸的三維模型,同時(shí)在PROE中對(duì)試驗(yàn)機(jī)實(shí)行三維模擬裝配。了解虛擬裝配過(guò)程以及各零部件之間的裝配情況。
　?、墼诟呔扰まD(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)上,本文建立了該試驗(yàn)機(jī)伺服控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型以及傳遞函數(shù),運(yùn)用 MATLAB/SIMULINK軟件對(duì)該伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析,得出試驗(yàn)機(jī)響應(yīng)曲線。在得到響應(yīng)曲線后,通過(guò)改變各控制參數(shù)如伺服放大器增益、負(fù)載剛度和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等大小,再次得到響應(yīng)曲線,通過(guò)對(duì)比分析,觀察各個(gè)控制參數(shù)

4、對(duì)信號(hào)響應(yīng)的影響。曲線圖顯示系統(tǒng)頻寬受伺服放大器增益影響較大,負(fù)載剛度對(duì)系統(tǒng)頻寬的影響不大。在低頻時(shí),系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)系統(tǒng)頻寬的影響不大,但是在高頻時(shí),嚴(yán)重減弱了系統(tǒng)幅值。同時(shí),伺服放大器增益對(duì)階躍響應(yīng)的影響較大,而負(fù)載剛度影響階躍響應(yīng)的幅值大小,負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量幾乎對(duì)階躍響應(yīng)沒(méi)有影響。針對(duì)這些問(wèn)題,在文中的第三章節(jié)中有詳細(xì)的論述。
　?、艹Ｒ?guī)PID控制器存在響應(yīng)慢,信號(hào)遲滯等問(wèn)題。為此,需要對(duì)控制參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化。文中采取遺傳算法

5、對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化求解,設(shè)計(jì)出基于遺傳算法的PID控制器。通過(guò)編寫(xiě)MATLAB程序?qū)λǖ哪Ｐ瓦M(jìn)行求解,得到了控制參數(shù)的最優(yōu)解。研究結(jié)果表明,遺傳算法具有較強(qiáng)的全局尋優(yōu)能力,不受啟動(dòng)的次數(shù)的影響,而且每次都能收斂于相似最優(yōu)解。在約束條件相似的情況下,與傳統(tǒng) PID進(jìn)行比較得出,經(jīng)過(guò)遺傳算法優(yōu)化后的控制參數(shù)具有更高的自適應(yīng)能力,抗干擾能力有了明顯的提高。
　?、菰O(shè)計(jì)了一套基于Lab VIEW平臺(tái)的測(cè)控系統(tǒng),對(duì)試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)中的四個(gè)傳