【摘 要】
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立式径向挤压制管机是生产混凝土排水管的专用设备,以液压系统作为动力源实现升降功能的升降平台是设备的核心机构之一。升降平台液压系统中液压缸之间运动不同步的问题导致液压系统故障率明显提高,降低了立式径向挤压制管机的可靠性与工作效率。为了提高系统同步精度,论文以立式径向挤压制管机升降平台液压系统为研究对象,对系统的同步控制策略及控制算法展开研究,完成升降平台液压同步系统的设计并对系统的同步效果进行仿真分
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立式径向挤压制管机是生产混凝土排水管的专用设备,以液压系统作为动力源实现升降功能的升降平台是设备的核心机构之一。升降平台液压系统中液压缸之间运动不同步的问题导致液压系统故障率明显提高,降低了立式径向挤压制管机的可靠性与工作效率。为了提高系统同步精度,论文以立式径向挤压制管机升降平台液压系统为研究对象,对系统的同步控制策略及控制算法展开研究,完成升降平台液压同步系统的设计并对系统的同步效果进行仿真分析。主要工作内容如下。1.对立式径向挤压制管机升降平台液压系统进行优化与分析。根据液压系统存在的问题及设计要求对液压回路进行优化设计,分析液压缸运动不同步的原因并对升降平台进行力学分析,建立电液位置伺服控制系统数学模型,分析系统稳定性。2.研究同步控制策略对系统同步性能的影响。针对液压系统中液压缸耦合问题,以各种同步控制策略的结构分析为基础确定输入控制器的误差信号,建立系统仿真模型并进行定偏载工况下的阶跃响应分析。仿真结果显示均值耦合控制策略具有全局补偿能力,可有效减小系统稳态时间及同步误差,因此系统选用均值耦合同步控制策略。3.对基于不同控制算法的升降平台液压同步系统控制器进行研究与设计。针对液压同步系统的功能要求,设计基于趋近律的滑模控制器;将滑模控制器与自适应律及模糊控制算法相结合设计自适应模糊滑模控制器以削弱控制信号抖振问题;为了分析不同控制算法作用下系统的同步精度,设计了PID控制器和模糊PID控制器。4.对不同控制器作用于升降平台液压同步系统时的同步效果进行仿真分析。基于AMESim和Simulink软件建立液压系统仿真模型,通过联合仿真对系统进行定偏载阶跃响应分析、定偏载位移跟踪分析及动偏载位移跟踪分析,得出不同控制器作用时同步系统中液压缸的跟踪误差及液压缸之间的同步误差。仿真结果表明:相较于其他控制器,自适应模糊滑模控制器应用于升降平台液压同步系统时具有更好的同步控制效果,可有效减小工作过程中液压缸的跟踪误差及液压缸之间的同步误差,提高系统的稳定性与抗干扰性;基于自适应模糊滑模控制器的液压同步系统在定偏载工况下同步误差和跟踪误差最大值分别为0.72 mm和2.97 mm,动偏载工况下最大同步误差和跟踪误差分别为1.35 mm和3.65 mm。因此,自适应模糊滑模控制器可以满足系统对同步精度的要求,为后续实际应用提供了依据。
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