大噸位充液拉深成形控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著航天運(yùn)載火箭向著構(gòu)件輕量化、運(yùn)載重型化以及高可靠性、低成本等方向發(fā)展，越來越多的一體式大型薄壁類構(gòu)件被應(yīng)用于運(yùn)載火箭上，以便降低成本、提高運(yùn)載效率。這類構(gòu)件的材料大多拉深比低，成形困難，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)已有液壓機(jī)噸位較小，無法有效完成板材拉深成形，從而嚴(yán)重制約了我國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展。
　　充液拉深技術(shù)是解決材料難成形問題最有效的辦法之一，當(dāng)今各航天強(qiáng)國(guó)運(yùn)載火箭上的大型薄壁構(gòu)件幾乎都是由充液拉深技術(shù)成形而成。本課題的主要任務(wù)是為

2、大噸位充液拉深液壓機(jī)設(shè)計(jì)充液室壓力控制系統(tǒng)。為此首先總結(jié)了國(guó)內(nèi)外關(guān)于充液室系統(tǒng)基本構(gòu)型和控制方法方面的研究，在此基礎(chǔ)上結(jié)合本系統(tǒng)流量大的特點(diǎn)，選擇五個(gè)增壓缸共同控制充液室壓力的方案。為了使系統(tǒng)正常工作，五個(gè)增壓缸需同時(shí)進(jìn)行壓力控制和位移同步控制。
　　基于這個(gè)方案，首先按照實(shí)際需要進(jìn)行元件選型和關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)。然后建立起單通道系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，采用變?cè)鲆?PID控制器消除單通道模型正反向運(yùn)動(dòng)的不對(duì)稱性。
　　考慮到系統(tǒng)的負(fù)載是

3、一個(gè)液室，負(fù)載參數(shù)的變化范圍大，這里設(shè)計(jì)了模糊自適應(yīng)整定 PID控制器以提高系統(tǒng)的魯棒性和適應(yīng)性。通過對(duì)比仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)模糊自適應(yīng)整定PID控制器的控制效果更理想。
　　然后利用MATLAB-AMESim軟件建立整機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，在此模型基礎(chǔ)上提出“并行方式”、“跟隨方式”、“補(bǔ)償方式”三種方式來同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)液室壓力的控制和增壓缸位移同步。通過仿真分析發(fā)現(xiàn)“并行方式”可以很好的控制液室壓力，但是無法消除位移同步偏差，“跟隨方式”和“

4、補(bǔ)償方式”在完成壓力控制的情況下，都能顯著減小位移偏差，“跟隨方式”控制效果最好。最終基于“跟隨方式”思想結(jié)合模糊自適應(yīng)整定PID控制設(shè)計(jì)充液室系統(tǒng)控制器。
　　最后，利用實(shí)驗(yàn)室中的兩個(gè)增壓缸搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)，基于此實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)試所設(shè)計(jì)控制器的有效性。實(shí)驗(yàn)中以研華工控機(jī)為載體，基于C++ Builder編寫相關(guān)程序。首先通過系統(tǒng)辨識(shí)獲得液壓伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并基于此設(shè)計(jì) PID控制器。然后對(duì)第一個(gè)增壓缸進(jìn)行壓力控制，跟蹤給定壓力信號(hào)；第二