搅拌摩擦焊主轴位置液压伺服控制仿真与分析

搅拌摩擦焊接技术是一种新型固相焊接技术,由于其独特的技术优势正被广泛应用于铝合金等轻质合金板的焊接中。分析了基于液压伺服技术的搅拌摩擦焊接系统,推导出主轴液压伺服系统的数学模型,在MATLAB软件的Simulink模块中搭建控制模型,分别利用模糊PID和普通PID控制理论对控制模型进行仿真。通过分析仿真结果发现:模糊PID和普通PID控制方法虽然都能实现对主轴液压系统的伺服位置和力控制,但模糊PID控制不论是在响应时间、控制精度还是抗干扰能力方面都优于普通PID控制,并且通过实验验证了模糊PID控制的可行性。     

基于PID算法摩擦焊机移动速度闭环控制系统研究

在C32摩擦焊机主轴转速确定的条件下,为了精确控制摩擦焊接缩短量,在满足形成良好的焊接接头的条件下达到材料最大化利用,设计一基于PID算法的摩擦焊机闭环控制系统。在AMESim中对闭环控制系统有无PID参数进行仿真分析,并在C32摩擦焊机上对仿真结果进行试验验证。结果表明:在主轴转速确定的条件下,PID算法下的摩擦焊机闭环控制能在精确控制摩擦焊接缩短量的前提下更好地保证焊件的优越性能。     

混联机器人搅拌摩擦焊接系统集成研究

机器人搅拌摩擦焊设备因具有焊接适应性强、易于实现空间全位置焊接、自动化程度高、生产效率高等技术特点,近年来得到了越来越多地应用.针对空间曲线焊缝搅拌摩擦焊接需求,开展了五轴混联型机器人搅拌摩擦焊接系统研究.该系统由搅拌摩擦焊接机器人子系统、液压主轴子系统、传感与控制子系统和中央控制单元组成,能够实现复杂构件的空间曲面焊...     

铝合金搅拌摩擦焊电主轴冷却系统的设计与仿真

铝合金搅拌摩擦焊电主轴作为铝合金搅拌摩擦焊机床的核心部件,其热态稳定性影响着机床的高质量的焊接。为有效预测并控制铝合金搅拌摩擦焊电主轴运转过程中的热态性能及其对铝合金搅拌摩擦焊主轴焊接质量的影响,建立铝合金搅拌摩擦焊电主轴水路的热态分析有限元模型,分析热稳定状态下铝合金搅拌摩擦焊电主轴水路的温度场分布以及冷却系统对铝合金搅拌摩擦焊电主轴温升的影响,分析结果表明,提高铝合金搅拌摩擦焊电主轴现有冷却系统的冷却效率可有效控制主轴电机和内置轴承的温升;同时,仿真分析冷却水路对铝合金搅拌摩擦焊电主轴温升的影响,揭示铝合金搅拌摩擦焊电主轴温度场分布的非线性特征。进行合理的轴承配置、选择合适冷却水道尺寸以及增加冷却水流量均可有效改善电主轴热态性能。     

AA5083铝合金的搅拌摩擦焊接工艺参数对搅拌头受力和热输入的影响(英文)

采用系统实验设计方法研究AA5083铝合金搅拌摩擦焊接工艺参数对搅拌头受力和热量输入的影响,得到了用来设计搅拌摩擦焊搅拌头和焊机的经验模型。当采用计算机来控制搅拌摩擦焊接时,这些模型可用来确定AA5083这类铝合金的摩擦焊接工艺参数、编制焊接程序及工艺参数控制。结果表明:影响轴向力和热量输入的重要参数是搅拌头转速、焊接速度和搅拌头轴肩直径,而影响纵向应力的重要参数是焊接速度和探头直径。     

变频调速技术在搅拌摩擦焊中的应用研究

叙述了变频调速技术在搅拌摩擦焊中的应用,分析了焊接过程中谐振现象时材料表面成形的影响.通过变频调速技术,采用模糊滞环转矩控制器,实现了搅拌摩擦头的大范围变速和摩擦界面加热功率的控制,从而满足了搅拌摩擦焊的技术要求.     

基于AMESim和MATLAB/Simulink联合仿真的采棉头液压系统设计

为解决采棉机采棉头液压马达由于负载不断变化引起的转速不稳定和不同步的问题,采用AMESim和MATLAB/Simulink联合仿真的方法,对采棉头液压系统进行了AMESim液压系统建模,在施加不断变化的负载情况下进行PID控制和模糊自整定PID控制仿真。结果表明:施加PID控制要比不施加任何控制的液压马达转速更加稳定,转速更加趋近于设定值;模糊自整定PID和PID控制都可以使液压马达转速趋近于设定值,但模糊自整定PID控制比PID的控制马达同步精度更高。     

基于自适应模糊PID的连续管作业机注入头速度控制研究

连续管作业机工作过程中起/下管速度控制主要依赖手动调节注入头泵的排量、马达压力等。为解决操作复杂、自动化程度低等问题,将连续管作业机注入头液压系统简化为闭式泵控马达系统,将传统手动控制方式改进为自动控制方式。分析泵控马达系统的工作原理,在AMESim中构建泵控马达系统的液压仿真模型;利用MATLAB/Simulink设计出AMESim仿真模型的PID及自适应模糊PID控制模型,从而构成整个系统的闭环控制联合仿真平台。采用PID算法及自适应模糊PID控制算法对系统响应进行仿真分析。结果表明：采用自适应模糊PID控制方式后,液压模型的响应速度更快、无超调和滞后现象、稳态误差更小,泵控马达系统具有良好的动态特性。     

基于自适应滑模控制的液压支架试验台同步控制特性分析

为提高液压支架试验台同步控制系统的同步控制性能,提出一种基于模糊理论和滑模控制的自适应滑模控制方法,对液压支架试验台的主从同步控制性能进行研究。分析液压支架试验台同步控制系统工作原理和理论模型;在AMESim-MATLAB环境下建立仿真模型,并对比分析采用模糊PID和自适应滑模控制的系统的同步动态性能。结果表明：采用自适应滑模控制的液压支架试验台同步控制系统的伺服跟踪能力和稳态性能比模糊PID控制的系统更好,验证了自适应滑模控制在液压支架试验台同步控制系统中应用的可行性。     

铝合金无减薄搅拌摩擦焊工艺优化及特征分析

为提高无减薄搅拌摩擦焊接头力学性能,基于响应面法对参数进行优化,建立了响应面模型,并对模型进行回归分析. 结果表明,无减薄搅拌摩擦焊是成形优良的焊接工艺,而且焊接参数对接头拉伸性能影响明显,其中主轴转速及焊接速度对其影响更为显著. 在无缺陷条件下,提高主轴转速的同时选取适中的焊接速度,以得到性能更优的焊接接头. 焊接参数为主轴转速1 000 r/min,焊接速度200 mm/min、轴肩下压量0.25 mm时,接头的抗拉强度最大为363 MPa,为母材的94.3%,断后伸长率11.2%. 而且相比于常规搅拌摩擦焊,无减薄搅拌摩擦焊在厚度方向上的性能更加均匀.     

液压位置伺服系统的模糊免疫自适应PID控制

以闪光对焊机为研究对象,针对其液压伺服系统存在的非线性、参数不确定性以及负载干扰等特点,借鉴生物免疫反馈响应过程的调节作用和模糊逻辑推理的自适应性,设计出一种模糊免疫自适应PID控制器。建立液压伺服控制系统的数学模型,并利用AMESim建模与仿真软件对液压伺服控制系统进行了分别采用模糊免疫自适应PID控制与常规PID控制的仿真对比试验。结果表明:该控制器性能优于传统的PID控制器,具有良好的快速响应特性、较强的鲁棒性和自适应能力。     

高精度电液比例阀控缸位置伺服系统控制器的设计

设计了一种由反馈控制器和前馈控制器组成的适用于电液比例阀控缸液压位置伺服系统的控制器，前馈控制器根据动力机构的传递函数来设计，反馈控制采用了一种新型的模糊-PID控制器。试验结果显示，采用该控制器的电液比例阀控缸系统获得了较高的位移跟随精度，从而证明了本文所设计的控制器是有效的。     

基于LQR的剪切-闪光对焊机位置伺服控制建模与仿真

分析了剪切—闪光对焊的工艺过程及各阶段的作用,指出保证焊接质量的关键因素是在保证焊接电压的前提下使待焊工件按给定的位移曲线s=kt2运动,建立了液压伺服控制系统的数学模型,并对线性二次型控制的基本原理进行了详细的阐述,利用AMES im建模与仿真软件对液压伺服控制系统进行了分别采用LQR控制与PID控制的仿真对比试验.结果表明,将LQR算法用于"剪切—闪光对焊"中,位置跟踪误差是传统PID控制器的六分之一,更能满足"剪切—闪光对焊"工艺对位置伺服系统的要求.     

液压运动控制实验台垂直力控制系统研究

介绍正在实验室使用的液压运动控制实验台的系统组成及工作原理,并着重描述了其闭环力控制系统。针对实际应用的伺服比例阀及液压缸建立了AMESim元件模型,在此基础上给出了闭环力控制系统的AMESim模型。针对该计算机离散力控制系统,分析不同采样时间对系统的影响,并在弹性负载以及非弹性负载两种加载条件下分析动态响应特性曲线,最后加入PID控制器对系统进行了校正,得到较满意的结果。     

基于李雅普诺夫理论的电液伺服系统非线性位置控制研究

电液伺服系统存在高度非线性及参数时变等问题,同时由于其多学科性质导致精确模型的建立比较困难。针对电液伺服系统非线性位置控制问题,采用基于非线性系统的李雅普诺夫理论的控制器实现电液伺服系统的有效控制,并对控制效果进行仿真验证。构造了伺服阀以及液压执行器的动力学方程,建立电液伺服系统简化数学模型。基于非线性系统的李雅普诺夫理论,利用积分反演法设计了电液伺服系统控制器。采用MATLAB软件对电液伺服系统进行仿真,并与传统PID控制器的计算结果进行对比和分析。仿真结果显示:采用所设计的控制器,电液伺服系统对阶跃和正弦信号的跟踪性能较优,所需控制电压减少50%左右,跟踪误差也大大减少。     

锻造机双缸液压同步控制系统建模及仿真

为了提高锻造机双缸液压同步控制的精度,以便保证锻造成形的质量,简化锻造机双缸液压同步电液伺服控制系统模型,推导同步控制系统模型,得到控制目标方程。使用单神经元PID控制算法和交叉耦合算法作为锻造机双缸液压同步控制算法,通过仿真,分别得到并对比了使用常规模糊PID控制算法与模糊-单神经元PID控制算法作用下的锻造机左右液压缸的位置跟踪误差、相对同步控制误差以及液压缸的速度和压力跟踪误差。结果表明,相比于常规模糊PID控制算法,模糊-单神经元PID控制算法下的系统能够更快速地收敛,说明模糊-单神经元PID控制算法使得锻造机双缸液压同步电液伺服控制系统具有更强的鲁棒性。实验结果与仿真结果的变化规律一致,两者之间的误差小于10%,验证了提出的锻造机双缸液压同步控制方法的可行性。     

基于改进遗传算法优化的双步进电机伺服阀控制研究

针对当前电液伺服阀控制系统响应速度慢、输出误差较大的问题,采用改进遗传算法优化控制系统,并对控制效果进行仿真验证。设计了新型电液伺服阀结构,建立了电液伺服系统动力学模型,推导了液压缸流量运动方程式。采用改进遗传算法优化RBF神经网络结构,通过MATLAB软件对双步进电机伺服阀改进的控制系统进行仿真验证,并且与传统PID控制效果进行对比。结果显示:在无干扰环境中,采用传统PID控制和改进RBF神经网络控制方法都能较好地提高活塞杆运动位移输出精度;在有干扰环境中,采用传统PID控制方法,活塞杆运动位移输出的误差较大,而采用改进RBF神经网络控制方法,活塞杆运动位移输出的误差较小。采用改进RBF神经网络控制方法,能够抑制外界的干扰,从而提高双步电机伺服阀控制系统的响应速度和输出精度。     

基于混合粒子群算法的注塑机电液伺服系统控制研究

注塑机电液伺服系统是一个时滞、非线性复杂系统,传统PID控制往往难以取得理想的控制效果。为了获取良好的控制效果,提出一种用混合粒子群算法优化PID控制器参数的方法,将模拟退火算法引入到粒子群算法中,能够更加快速、准确寻优出PID控制器最优参数。利用MATLAB仿真软件建立注塑机电液伺服系统控制模型,将混合粒子群算法与粒子群算法、遗传算法进行对比。仿真结果表明:利用混合粒子群算法优化的PID控制器收敛速度快、准确性高、鲁棒性强,明显提高了系统的控制性能。     

基于粒子群优化的焊接工作台伺服系统PID控制

提出了基于粒子群优化的焊接进给工作台位置PID控制。焊接进给工作台是焊机伺服系统的重要组成部分,其位置控制对提高焊接质量具有重要意义。采用简单高效的PID控制算法,但由于焊接伺服系统具有非线性等特点,使得PID控制器参数调整困难,传统的齐格勒—尼柯尔斯法则参数整定效果不佳。粒子群算法是一种全局优化算法,可以有效地实现PID参数整定,因此,在Simulink软件下建立进给工作台位置控制模型,采用粒子群算法来实现PID参数的调整,并进行了仿真。仿真结果显示,基于粒子群优化的PID控制器具有超调量小、精度高的特点,控制效果明显好于齐格勒—尼柯尔斯法则。