PID控制的阀控缸系统的Modelica建模与仿真实现

针对PID控制的阀控缸系统基于Modelica语言在开源仿真环境OpenModelica中进行了建模和仿真。给出了一套完善的阀控缸系统的建模思路,且所建立的模型具有很好的模型复用性。通过与AMESIM中建立的相同系统在相同参数下的仿真结果进行对比。结果表明,二者仿真结果基本一致,验证了所建立模型的正确性。由于整套系统均在开源环境下建模并仿真,因此解决了在实际工程中仿真PID控制的阀控缸系统时由于商业软件价格昂贵而造成的仿真成本过高的问题。     

铝合金叶轮铸造工艺研究

铝合金叶轮铸件生产中为避免气孔、缩松等缺陷,常采用较长的充型及保压时间。为提高产品生产效率,本研究以ZL101材质叶轮的铸造工艺为研究对象,探究特定710℃浇注,低碳钢模具,模具预热200℃时,较快充型速度的近低压铸造下,不同压力-时间曲线下充型的可行性。使用ProCAST及Solidworks软件建模仿真,结合缩孔、缩松分布和Niyama判据获得如下结论：较快充型速度下,完成近低压铸造可行;充型时间1.5 s时,保压压力增加有助于凝固,但过高压力易导致顺序凝固失败,进而使铸件中出现缺陷;当充型时间3 s时,保压压力对铸件凝固过程的影响不大。     

闭式叶轮铣削加工干涉自修正轨迹规划算法

针对目前绝大部分商用CAD/CAM软件在刀具轨迹规划过程中只能检测干涉碰撞的发生、而无法自动生成无干涉碰撞刀具轨迹的问题,提出了一种干涉碰撞自修正算法.该算法提取避让几何体边界,利用配置空间理论把提取的避让几何体边界映射到二维配置空间中,将三维空间中的干涉碰撞问题转化到二维空间中,并利用空间分区二叉树、多边形偏置等算法,解决了自动修正干涉碰撞处刀具姿态的问题.应用该算法生成了闭式叶轮流道的刀具轨迹,从刀具轨迹规划的效果上看,提出的算法确实避免了闭式叶轮刀具轨迹规划过程中干涉碰撞的发生.     

轴流式叶轮端铣加工刀具轨迹生成研究

为提高曲面求交算法的计算效率,改进五坐标自由曲面端铣加工在工程应用中的不足,对轴流式整体叶轮端铣加工的关键技术进行了研究。利用B样条曲线的局部性质,通过恰当选取迭代初始值,提高了曲面求交算法的计算效率;改进了参数筛选法确定刀具轨迹步长的算法,缩短了生成程序的长度,提高了加工效率。依据上述算法自主开发了轴流式整体叶轮专用计算机辅助设计/计算机辅助制造软件,并对该软件生成的刀具轨迹进行了仿真和实际加工验证。仿真和实验结果证明本文提出的算法切实可行,对开发具有自主版权的计算机辅助设计/计算机辅助制造软件有一定的借鉴意义。     

五轴数控系统RTCP和RPCP技术应用

文章在参考了多种当前流行的五轴数控系统功能的前提下,着重分析了五轴数控系统中的RTCP功能,同时联带分析了文献中介绍较少的RPCP功能。在分析的基础上,推导了五轴数控系统的RTCP功能和RPCP功能的数学公式。为了验证推导的数学模型的正确性,开发了基于OpenGL技术的仿真软件,用来进行仿真试验。算法推导和仿真试验的成功,为后续开放式数控系统添加相应功能提供了理论依据。     

RV减速器摆线针轮传动多体动力学研究

摆线针轮啮合传动部分是RV减速器的关键结构之一,基于多体动力学构建虚拟样机进行仿真分析是研究RV减速器动态特性的常用方法。在不同载荷和不同工作环境下,基于多刚体动力学对RV减速器进行了仿真分析,仿真结果直观显示了不同工作环境下摆线针齿啮合特性变化情况。采用刚柔耦合技术,提取连续节点应力变化曲线进行分析,确定了啮合时最大接触力的位置和大小,为后续对修形方式的研究和改进提供了理论基础。     

冲压机模垫液压系统研究

设计了大惯量冲压机模垫液压控制系统，建立了系统数学模型并仿真分析了模垫液压系统闭环位置控制系统的稳定性和动态特性。模垫液压系统采用液压泵和蓄能器组合动力源、高响应伺服比例阀作为液压控制元件，具有响应快、节能等特点。结果表明，利用前馈及加速度反馈的PID复合控制提高了系统的控制精度，液压模垫顶出阶段的平均上升速度为67.1 mm/s,顶出行程位置控制误差为0.0064 mm,压边力的波动范围250.12～250.35 kN,达到了液压系统的控制要求，降低冲压机坏件率，提高生产效率。     

阀控缸系统反步法控制及半实物仿真分析

针对高阶、非线性和时变负载干扰的阀控缸系统提出了非线性反步控制算法，利用实时Linux系统、研华控制板卡和Visual Studio code仿真软件等技术搭建的阀控缸半实物仿真系统对反步控制算法进行仿真调试。首先，通过李雅普诺夫理论对阀控缸系统反步控制算法进行状态反馈设计；其次，借助AMESim软件验证搭建的半实物仿真系统具有较高的准确性；最后，在系统受到外部负载干扰时，在该半实物仿真系统完成了反步算法和PID算法的仿真试验。半实物仿真表明，反步算法相比传统PID算法具有较高的控制精度，能有效抑制系统的负载干扰，证明反步法可以对阀控缸系统运动轨迹有效跟踪控制。