【摘 要】
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内高压成形是在金属管材内部施加液体压力而成形中空零部件的工艺,因其具有节约材料、减轻重量等特点,广泛应用于汽车、航空、航天等领域。但由于受安装精度、液压参数摄动等不确定性因素影响,传统的控制方式不能满足内高压成形机电液控制系统精度的要求,进而会导致生产的构件不合格,为此本文对内高压成形机电液控制技术作了深入研究。本文主要研究工作如下:首先,根据相关文献分析了内高压成形技术的工艺过程及电液控制技术的
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内高压成形是在金属管材内部施加液体压力而成形中空零部件的工艺,因其具有节约材料、减轻重量等特点,广泛应用于汽车、航空、航天等领域。但由于受安装精度、液压参数摄动等不确定性因素影响,传统的控制方式不能满足内高压成形机电液控制系统精度的要求,进而会导致生产的构件不合格,为此本文对内高压成形机电液控制技术作了深入研究。本文主要研究工作如下:首先,根据相关文献分析了内高压成形技术的工艺过程及电液控制技术的研究进展。为了验证所设计的方法在工程应用上的有效性和实用性,设计完成了电液比例综合实验模拟平台。实验平台控制系统采用“工控机+数据采集板卡”的结构,主要包括位移信号采集和控制量输出等部分。针对内高压成形机电液比例位置控制系统,在分析其机理基础上,建立了系统的数学模型,其主要由工控机、电液比例阀、液压缸、比例放大器和位移传感器等模块组成。其次,针对内高压成形机电液比例位置控制系统具有重复运动的性质,设计了迭代学习控制算法,所设计算法可以利用历史偏差信息计算出当前期望输出轨迹的控制输入,适合处理非线性不确定强耦合动态系统。同时为消除误差收敛过程中存在的抖动和尖峰毛刺现象,本文在算法中加入输入补偿和误差补偿。仿真及实验结果表明,与PID相比,迭代学习控制算法提高了系统的跟踪控制精度,减小了跟踪误差。最后,针对液压缸两侧子系统位置不同步的问题,本文提出一种基于“同等+主从”结构的控制策略。同时采用改进Oustaloup滤波算法设计不严格依赖于系统精确模型的分数阶PID算法。为解决分数阶PID参数整定的复杂性问题,采用一种粒子群优化算法。结合分数阶控制理论的优越性,设计了分数阶迭代学习控制算法。仿真及实验结果表明,基于“同等+主从”结构的分数阶PID控制策略可以有效加快系统收敛速度,减小系统的位置同步误差。
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