電液伺服振動(dòng)臺畢業(yè)論文(已修改)
2025-07-09 16:00 本頁面
【正文】 開題報(bào)告一、 課題來源眾所周知，工業(yè)生產(chǎn)中的各種材料、零部件、構(gòu)件以至整機(jī)或整個(gè)建筑物都需要經(jīng)過振動(dòng)實(shí)驗(yàn)才能確定它們的力學(xué)性能。在了解這些性能之后才能使設(shè)計(jì)更加合理。使用更加可靠，也只有通過實(shí)驗(yàn)，才能確定產(chǎn)品的性能優(yōu)劣。振動(dòng)臺作為一種在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)提供典型振動(dòng)條件或模擬再現(xiàn)環(huán)境，用以檢驗(yàn)和評價(jià)各類工程裝置或設(shè)備機(jī)械力學(xué)性能的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)設(shè)備，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有相當(dāng)重要的地位，它的發(fā)展水平在某種程度上反映了一個(gè)國家的工業(yè)發(fā)展水平，因而世界各國都很重視結(jié)構(gòu)試驗(yàn)技術(shù)和試驗(yàn)系統(tǒng)的研究開發(fā)工作。機(jī)械式的振動(dòng)臺由于出力小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且不能結(jié)合計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)編程，一旦制造以后就無法根據(jù)具體要求進(jìn)行更改，因此在實(shí)際應(yīng)用中受到很大的限制，很少使用。電液式振動(dòng)臺的作用力大，既可以在較低頻、較長行程下工作，也可以在較高頻、較短行程下工作，而且配合計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制能任意改變其試驗(yàn)波形而方便的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。在需要很大作用力的時(shí)候，由于體積較小、結(jié)構(gòu)緊湊，還可以用幾個(gè)液壓缸并聯(lián)進(jìn)行工作，但它的頻率范圍比電動(dòng)式振動(dòng)臺略低，波形失真也比電動(dòng)式振動(dòng)臺略大些。盡管如此，它還是以其優(yōu)良的性價(jià)比在實(shí)際應(yīng)用中擁有壓倒性的優(yōu)勢。二、 意義及發(fā)展電液伺服系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、控制精度高、抗負(fù)載的剛度高、控制方式靈活等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用范圍廣，特別是在各類環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)裝置，材料試驗(yàn)機(jī)等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，是目前響應(yīng)速度和控制精度都很高的一類伺服系統(tǒng)。電液伺服控制技術(shù)最先產(chǎn)生于美國的MTI，后來因?yàn)槠漤憫?yīng)速度快，精度高很快在工業(yè)界得到了普及。電液伺服系統(tǒng)是以液壓動(dòng)力元件作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，根據(jù)負(fù)反饋原理，使系統(tǒng)的輸出跟蹤給定信號的控制系統(tǒng)。它不僅能自動(dòng)、準(zhǔn)確、快速地復(fù)現(xiàn)輸入信號的變化規(guī)律，而且可對輸入量進(jìn)行變換與放大，作為控制領(lǐng)域的一個(gè)重要研究對象，電液伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論和方法一直受到控制學(xué)科的指導(dǎo)和啟發(fā)，經(jīng)歷了從線性控制到非線性智能控制的發(fā)展歷程。近幾年來電液式振動(dòng)臺的研制工作有以下新的的發(fā)展趨勢:第一、向著高頻電液伺服系統(tǒng)的方向發(fā)展。高頻電液伺服系統(tǒng)的發(fā)展是為了滿足工程實(shí)際的需要。對航天、航空等新技術(shù)產(chǎn)品進(jìn)行振動(dòng)環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要大噸位(I000KN以上)、高工作頻率(1000Hz以上)的液壓振動(dòng)臺特別希望液壓振動(dòng)臺的上限工作頻率能夠達(dá)到2000Hz，這樣就可以在一個(gè)液壓振動(dòng)臺上完成整個(gè)頻段的振動(dòng)環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)，而不是低頻段實(shí)驗(yàn)在液壓振動(dòng)臺上進(jìn)行，高頻段實(shí)驗(yàn)在電磁振動(dòng)臺上進(jìn)行。電液伺服系統(tǒng)的工作頻率的高低，主要取決于伺服閥頻寬的高低。因此，提高電液伺服閥頻寬的研究從未停止過。第二、智能控制及智能材料技術(shù)的發(fā)展。隨著智能控制及智能材料技術(shù)的發(fā)展，利用機(jī)敏材料作為傳感元件和制動(dòng)元件的智能結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制得到了長足的發(fā)展。目前存在的問題是：缺乏應(yīng)用方面的非線性系統(tǒng)理論，對諸如控制策略設(shè)計(jì)，穩(wěn)定性分析以及非線性和智能控制理論方法在實(shí)際應(yīng)用中存在的局限性進(jìn)行有針對性的研究。另外，值得指出的是，雖然電液伺服系統(tǒng)中的非線性因素，如溫度、勃度、死區(qū)、庫侖摩擦等會對控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)產(chǎn)生一定的影響，但是這些非線性因素的影響在多數(shù)條件下遠(yuǎn)不如負(fù)載干擾的影響大，而且對死區(qū)、庫侖摩擦的分析和處理，目前已有比較成熟的處理方法和結(jié)果，如相平面法，描述函數(shù)法等。三、 電液振動(dòng)臺的組成及工作原理電液振動(dòng)臺是由油源、溢流閥、伺服閥、液壓缸、臺面和電控等部分組成；其中系統(tǒng)的控制特性重要由伺服閥的特性決定，電控部分只是在固有特性的基礎(chǔ)上進(jìn)行修正和改進(jìn)。電液單自由度（臥式）振動(dòng)臺簡稱電液振動(dòng)臺，其系統(tǒng)原理圖如圖1所示?？刂菩盘枺ㄓ尚盘栐窗l(fā)出）經(jīng)過主加法器、副加法器，把信號輸給功率伺服放大器，功率伺服放大器用放大了的電流信號來控制伺服閥的開口，的開口大小決定了供給油缸活塞運(yùn)動(dòng)的，流量的多少就決定了活塞的運(yùn)動(dòng)大?。ㄋ欧y是把小的電信號放大成需要大的液流，起電液轉(zhuǎn)換和功率放大的作用），而活塞通過活塞桿帶動(dòng)做相應(yīng)的振動(dòng)。這樣臺面和其上的試件作振動(dòng)運(yùn)動(dòng)就由信號源發(fā)出的信號來控制。速度、加速度、位移等傳感器檢測振動(dòng)臺的物理狀態(tài)，并發(fā)出反饋信號給控制部分，以控制伺服閥的輸出值。主加法器副加法器功率伺服放大器伺服閥工作臺加速度傳感器速度傳感器位移傳感器信號源油庫冷卻系統(tǒng)D/AA/D液壓缸圖1單自由度（臥式）電液振動(dòng)裝置原理圖四、 本文的主要內(nèi)容本課題研究的目的是設(shè)計(jì)并制造一個(gè)用于進(jìn)行金屬材料疲勞試驗(yàn)所使用的電液伺服振動(dòng)臺，充分利用電液振動(dòng)臺出力大、響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)電液伺服控制系統(tǒng)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)了一臺用于進(jìn)行金屬材料疲勞試驗(yàn)所使用的電液振動(dòng)臺。詳細(xì)介紹了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理和具體的設(shè)計(jì)方法、步驟。從系統(tǒng)的靜態(tài)設(shè)計(jì)開始到主要元件的選擇和參數(shù)的確定，建立了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行系統(tǒng)特性分析，充分利用MATLAB軟件數(shù)字仿真并進(jìn)行優(yōu)化，以提高電液振動(dòng)臺的控制性能。本文運(yùn)用理論分析與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，對電液振動(dòng)臺的設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入的分析，并針對提高其控制性能方面展開了研究，提出了一些見解和主張。為設(shè)計(jì)更加復(fù)雜的電液振動(dòng)臺提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。目 錄摘要111Abstract第一章、緒論第二章、振動(dòng)臺的設(shè)計(jì)及靜態(tài)計(jì)算、臺面及導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)183
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