【摘 要】
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压剪试验机用于公路、铁路等桥梁板式、盆式橡胶支座、球型钢支座进行压力和剪切力共同作用下垂向抗压、轴向抗剪、转角等力学性能试验,检测桥梁隔震橡胶支座的抗压弹性模量、剪切弹性模量、允许剪切角等性能参数。随着交通工程技术的不断发展,重型、大跨度桥梁逐渐增多,橡胶支座的承载力要求也日益增加,大型压剪试验机的开发具有实际意义。其控制系统性能的优劣直接影响到其检测性能的优劣,系统控制性能是至关重要的,因此,本
【基金项目】
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河南省交通运输厅科技计划项目:60MN超大吨位静动态多向加载系统及装备研发；
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压剪试验机用于公路、铁路等桥梁板式、盆式橡胶支座、球型钢支座进行压力和剪切力共同作用下垂向抗压、轴向抗剪、转角等力学性能试验,检测桥梁隔震橡胶支座的抗压弹性模量、剪切弹性模量、允许剪切角等性能参数。随着交通工程技术的不断发展,重型、大跨度桥梁逐渐增多,橡胶支座的承载力要求也日益增加,大型压剪试验机的开发具有实际意义。其控制系统性能的优劣直接影响到其检测性能的优劣,系统控制性能是至关重要的,因此,本文针对大功率（载荷）压剪试验机的控制方法进行研究。主要工作内容如下:（1）分析压剪试验机垂向加载、水平剪切、水平静态双剪工作原理以及加载工况,对液压控制以及电控系统关键部件进行了选型分析,为控制系统的数学模型的建立和仿真分析奠定了基础。（2）针对压剪试验机垂向加载系统分别建立推导了阀控液压缸、比例换向阀、放大器、位移传感器以及压力传感器的数学模型,根据数学模型推导出控制系统方框图。提出了位置压力双闭环控制系统,使用AMEsim研究了控制系统的稳定性。（3）在位置压力双闭环控制系统基础上,提出VFuzzy PID（variable-universe fuzzy PID,变论域模糊PID）控制算法,分别分析了模糊PID、VFuzzy PID工作原理,设计了普通PID、模糊PID、VFuzzy PID三种控制器,使用AMEsim-Simulink联合仿真,仿真对比分析三种控制模式下的系统动态性能。结果表明:VFuzzy PID具有更好的鲁棒性,系统无超调量、无震荡、更短的稳定时间,试验位移示值误差保持在±0.05%之内,试验力示值误差保持在±1%之内,优化后的VFuzzy PID控制器在最大误差和平均误差等各方面指标优于模糊PID和普通PID。（4）根据压剪试验机垂向加载控制系统的控制需求,对硬件进行选型,并基于TIA Portal V15（博图）进行了系统组态,编写了PLC程序和HMI,并分别对其进行仿真运行,进行了测试传感器及PLC实物试验,效果良好。
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