摩擦焊接过程电液比例计算机闭环控制系统研制

根据摩擦焊接过程质量控制需要,在摩擦焊机原有开关控制阀组成的液压施力系统上,增设了压力与流量电液比例控制阀,并配置了相应的计算机测控硬件,在Windows操作系统下采用VC 编制了相应的测控程序,从而建立了摩擦焊接过程计算机电液比例闭环控制系统。静动态测试及应用表明,该系统静动态特性好,可靠性高,实现了摩擦焊接过程中轴向压力的闭环控制、滑台进给速度的开环比例控制,以及主轴转速、轴向压力、轴向缩短量、摩擦转矩(主电动机电流),以及界面温度的实时检测,能够满足摩擦焊接过程闭环控制系统需求,有广泛的应用前景。     

电液比例技术在摩擦焊压力控制系统中的应用

介绍了摩擦焊原理及电液比例控制技术,讨论了电液比例技术在摩擦焊压力控制中的应用,实现了摩擦焊轴向压力闭环控制,现场实际生产数据统计分析表明,电液比例控制系统是一种适合实际生产的摩擦焊压力控制系统.     

摩擦焊模块化测控系统实现

设计基于P89C51RD2单片机的摩擦焊机压力及转速两个测控电路模块,实现对惯性摩擦焊过程关键参数压力及转速的闭环控制.摩擦焊机液压系统控制阀采用可控性较好的电液比例溢流阀,由压力传感器对实际压力进行检测,检测信号进入压力测控电路模块,经A/D转换、运算处理及D/A转换后输入电液比例溢流阀,以实现对摩擦焊接过程压力的连续调节.焊机主轴电动机驱动器采用调速性能较好的变频器,主轴转速由光电旋转编码器进行检测,其脉冲信号直接进入转速测控电路模块,经运算处理及D/A转换后输入变频器,实现调速控制,使焊机主轴电动机可按照焊接工艺的要求得到稳定、准确的转速.实际生产应用表明,压力及转速控制系统工作稳定、操作方便、运行效果良好.     

基于功率键合图和Simulink的电液比例阀控液压系统的建模与仿真

预应力张拉液压系统采用的是电液比例阀反馈闭环控制系统,该系统的核心元件就是电液比例溢流阀,将电液比例溢流阀和液压缸负载组成流量-压力控制系统,阀控系统动态特性的好坏对预应力电液比例压力控制系统具有重要的影响。对阀控系统建立了简化的数学模型,并且利用MATLAB/Simulink软件对阀控液压缸系统进行建模仿真,分析系统的动态特性,以便对系统进一步优化分析,仿真分析结果表明,电液比例阀控液压系统能够为系统提供恒定的压力输出。     

摩擦焊机电液比例减压施力系统压力特性分析

为提高摩擦焊接过程的控制精度,重点分析了由比例减压阀和比例方向阀组成的摩擦焊机轴向压力控制系统的静、动态特性,长期生产过程中轴向压力波动规律,以及油温对轴向压力控制结果的影响。并与开关阀组成的摩擦焊机轴向压力施力系统的对应数据进行了对比分析。结果表明:比例阀控制系统轴向压力的静、动态特性均优于开关阀系统;在长期焊接生产过程中,比例阀控制系统的轴向压力不受液压系统油温影响,比开关阀系统稳定,控制精度高,重现性好。     

基于PLC摩擦焊压力闭环控制系统的设计

设计连续驱动摩擦焊机液压加压控制系统,采用电液比例控制技术,用PLC实现加压系统压力PID闭环控制。该系统具有较强的抗干扰性和良好的可靠性,是一种适合实际生产的摩擦焊压力控制系统。     

基于DSP的液压挖掘机作业装置控制系统研究

针对液压挖掘机作业装置的非线性、强耦合等特点,设计了基于DSP的液压控制系统,对三个独立的电液比例系统进行位置控制,可实现液压挖掘机作业装置的运动控制。系统的运动需要采集控制系统的缸位移、缸速度、缸压力等信号,最后进行电液伺服控制系统闭环实验,验证控制系统的实时性。     

挖掘机电液流量匹配控制系统特性分析

电液流量匹配控制系统采用电比例阀和电比例泵同步控制的方式,基本消除传统负载敏感系统中存在的泵滞后阀控现象,同时由于该系统无须进行压力闭环反馈控制,不用预设泵出口与最高负载之间的压力裕度,因此系统的动态性能和节能水平有很大的提高。以2 t挖掘机试验样机为研究对象,试验对比分析负载敏感系统和电液流量匹配控制系统的动态特性及能耗特性,设计阀前压力补偿型电液流量匹配控制系统的抗流量饱和控制器。试验表明,与负载敏感系统相比,电液流量匹配控制系统不仅弥补了负载敏感系统流量饱和时不能按比例分配流量的不足,而且泵与最高负载之间的压力裕度降低0.6～0.7 MPa,节能8%～10%,在提高系统动态性和节能性的同时,稳定性也得到明显增强。     

线性摩擦焊电液伺服系统的研制

该文简要的介绍了线性摩擦焊接的工作原理,设计了一套线性摩擦焊电液伺服控制系统,给出了其主要技术指标并对组成进行了说明,最后经过了实验验证。     

电液比例压力控制系统参数辨识与智能PID仿真

电液比例控制系统由于控制模型的参数无法准确获取,存在难以实现高精度、响应速度快和抗干扰能力强的控制系统的问题,本次研究采用最小二乘系统辨识法与智能PID控制相结合,有效地解决电液比例压力控制系统的难题。首先建立电液比例压力控制系统的理论模型;其次,在理论模型的基础上,根据系统单输入和单输出的实验数据,采用最小二乘系统辨识法,获得电液比例压力控制系统的传递函数;然后,根据传递函数模型,采用MATLAB软件求解非线性方程组得到系统模型参数;最后,采用智能PID控制方法,对控制系统进行仿真。仿真数据表明,本次研究成果对于工业中电液比例压力控制系统具有较好的指导作用。     

摩擦焊接过程的热力耦合有限元分析

采用热力耦合有限元分析方法,综合考虑摩擦焊接过程中不同的产热机制、随温度变化的材料性能、飞边形成及摩擦系数随速度、温度、压力的变化规律,直接由焊件材料的性能参数及设定的焊接规范参数(轴向压力与转速随时间的变化曲线)对焊接全过程的焊接参数(摩擦转矩、轴向缩短量及平均温度)、物理参量场(温度场、应力场、变形场)及焊合区金属晶粒尺寸的变化规律进行了数值模拟,得到了焊接过程中摩擦表面上切应力、加热功率、温度及轴向压应力的分布及变化规律,实现了对焊合区金属晶粒尺寸的数值模拟。     

焊接工艺参数对FGH96合金惯性摩擦焊过程材料塑性流动行为的影响

采用数值模拟方法对FGH96合金惯性摩擦焊过程进行分析,获得温度、轴向缩短量、材料流动与飞边四者之间的关系,着重研究初始转速与轴向压力等焊接工艺参数对材料塑性流动行为的影响规律。研究结果表明:在惯性摩擦焊初始阶段,材料温度与流动速度较低,无飞边产生;随着焊接过程的进行,材料的温度与流动速度呈现先升高后降低的规律;在焊接过程进入稳态后,摩擦面中心区域的材料主要沿试件的旋转方向流动,而摩擦面上两边界附近的材料向面外流动并形成飞边,飞边尺寸与弯曲程度随焊接时间的增加而增加。同时,随到摩擦面距离的增加,材料的流动速度逐渐降低且材料沿轴向流动的速度分量增大。结合FGH96合金惯性摩擦焊轴向缩短量的数值模拟结果,解释了从提高材料流动速度的幅度上看增加轴向压力优于初始转速的原因。     

Process parameter analysis of inertia friction welding nickel-based superalloy

A two-dimensional axisymmetric model for the inertia friction welding (IFW) of a nickel-based superalloy was developed. The influences from the axial pressure, initial rotational speed, and moment of inertia of the flywheel on the interface temperature and axial shortening were systemically examined. The analysis shows that the mechanical energy mainly depends on the initial rotational speed, and a relatively high axial pressure will increase conversion efficiency from mechanical energy to effective welding heat. The axial shortening is found to be approximately proportional to the square of initial rotational speed while logarithmical to the axial pressure. Based on this work, the weldability criteria for IFW nickel-based superalloy was established. Additionally, the approach for welding parameter optimization was performed considering the evolution of temperature profiles from various parameters. The results show that the axial pressure has a more obvious effect on the width of high-temperature zone than the rotational speed during the quick shortening stage.     

SIMOTION D435在搅拌摩擦焊接机中的应用

针对目前我国搅拌摩擦焊设备的自主研发水平不高,大部分只能焊接一维直线或者无法恒压力控制的问题,设计了一套既能焊接二维曲线又可恒压力控制的搅拌摩擦焊设备.通过对搅拌摩擦焊接的焊接原理和控制要素的分析,在综合比较了各种控制方案后,选用了以SIMOTION D435为核心的控制方案;在对所需功能进行分析的基础上,控制程序采用模块式的编程方法,综合运用LAD语言和MCC语言,实现了搅拌摩擦焊接时的二维轨迹插补和压力PID控制,并对压力的控制精度和进给轴的定位精度进行了实验分析.研究结果表明,该系统运行稳定,压力控制精度高,适合于铝合金、镁合金等轻合金的二维平面的搅拌摩擦焊接.     

考虑关键非线性特征的集成式电子液压制动系统主缸液压力精确控制

针对具有"电动机+减速机构"形式的解耦式电子液压制动系统（Electro-hydraulic brake system,EHB）展开研究。针对主缸液压力控制过程中出现的爬行、死区和振荡等问题,设计一种考虑关键非线性特征（摩擦、PV特性）的主缸液压力精确控制算法。基于LuGre模型对摩擦非线性进行补偿,设计了压力自适应控制器。针对压力闭环控制在系统死区工作点处出现的问题,采用基于死区补偿的非线性控制方法。结合以上两种方法的优点,设计基于LuGre摩擦模型前馈补偿和死区补偿的联合控制方法,能够在考虑系统关键非线性特征的基础上,精确控制主缸液压力。通过联合仿真（AMESim&Simulink）和硬件在环测试对比验证各闭环控制系统的时频域响应特性,联合控制方法提高了系统的压力动态跟踪精度和响应速度。     

城轨列车减速度反馈制动力闭环控制方法

针对城轨列车在目前理论减速度开环控制模式下,实际制动减速度精度较低的问题,提出一种基于参数估计的制动力闭环控制方法。将列车运行于坡道、弯道等路段产生的附加运行阻力和摩擦副摩擦系数变化等导致的实际制动力偏差等效为列车在制动过程中所受的总扰动,以列车减速度和制动缸压力等作为输入,通过梯度估计方式对该扰动进行求解。根据总扰动的估计值对列车制动力控制目标进行在线修正以实现城轨列车制动力闭环控制。为便于在实际的制动系统电子制动控制单元中进行编程,将上述控制算法进行了离散化。仿真和硬件在环试验结果表明:参数估计算法能够对恒定扰动和变扰动进行估计,估计值的收敛速度与估计器系数呈正相关,但当估计器系数大于1之后,收敛速度趋于饱和。制动力闭环控制算法能够提高列车实际减速度对其目标值的跟随性,当坡道坡度呈正弦变化且实际摩擦系数同时随速度变化时,闭环控制的减速度偏差由开环时的0.36 m/s~2降至0.08 m/s~2。并且当制动过程中发生滑行时,防滑控制与制动力闭环控制仍能较好兼容,滑行轴速度、制动缸压力及列车实际减速度的变化满足预期。     

一种塑制汽车离合器泵的旋转摩擦焊接工艺参数的设计方法

针对一种塑制汽车离合器总泵的上下泵体在旋转摩擦焊接工艺中焊接参数难以确定的问题,提出了一种基于旋转摩擦焊接温度的焊接参数设计方法。通过二次正交回归试验设计,采用响应曲面法,建立了由主轴主轴转速、熔接压力和旋转圈数3个焊接参数在旋转焊接时摩擦面温度的预测模型;运用差示扫描量热法获得离合器泵体材料的熔点;在分析摩擦面温度与3个焊接工艺参数的二阶响应曲面图的基础上,结合摩擦面温度的预测模型,建立了焊接参数的关联耦合模型;依据该模型即可设计合理的焊接工艺参数。通过对焊接件焊接强度的评价,验证了焊接参数设计方法的合理性。离合器泵焊接量产的合格率达95%以上,证明了该焊接参数设计方法的可行性。