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1绪论1

1.1 流体传动与控制系统的发展1

1.1.1 历史回顾1

1.1.2 发展现状2

1.1.3 未来展望4

1.2 流体传动与控制系统的工作原理及基本特征5

1.2.1 流体传动与控制系统的工作原理5

1.2.2 流体传动与控制系统组成8

1.3 流体传动与控制系统的分类及组成8

1.3.1 开关阀式控制技术8

1.3.2 电液比例控制技术8

1.3.3 电液伺服控制技术9

1.3.4 电液数字控制技术9

1.4 流体传动与控制系统的优缺点10

1.4.1 流体传动与控制系统的优点10

1.4.2 流体传动与控制系统的缺点11

1.5 流体传动与控制系统的典型应用11

1.5.1 锻造液压机11

1.5.2 锻造操作机13

1.5.3 液压型风力发电机组14

1.5.4 液压驱动型四足机器人16

1.5.5 冷轧机液压AGC系统17

1.6 流体传动与控制系统数字化设计概述18

1.6.1 数字化设计概念18

1.6.2 数字化设计与流体传动和控制系统的关联19

1.7 流体传动与控制系统数字化设计方法及典型分析工具20

1.7.1 MATLAB/Simulink软件简介20

1.7.2 FLUENT软件简介21

1.7.3 AMESim软件简介21

1.7.4 LabVIEW软件简介23

1.7.5 ADAMS软件简介23

第一篇 高集成伺服阀控缸系统数字化技术27

2高集成伺服阀控缸系统概述27

2.1 伺服阀控缸系统的组成及各部分特点27

2.2 伺服阀控缸系统的主要性能指标及主要影响参数28

2.3 高集成伺服阀控缸系统的数字化设计的目的和意义28

2.4 高集成伺服阀控缸系统性能测试实验台29

2.4.1 液压部分介绍29

2.4.2 电控部分介绍30

3伺服阀控缸位置控制系统分析及控制技术31

3.1 伺服阀控缸位置控制系统数学建模及仿真建模31

3.1.1 引言31

3.1.2 高集成伺服阀控缸系统数学建模31

3.1.3 高集成伺服阀控缸位置控制系统的非线性数学建模34

3.1.4 高集成伺服阀控缸位置控制系统仿真建模38

3.2 伺服阀控缸位置控制系统特性分析41

3.2.1 摩擦力测量41

3.2.2 仿真模型试验验证42

3.2.3 工作参数对位置控制动态特性的影响44

3.2.4 负载对位置控制动态特性的影响46

3.2.5 位移阶跃响应特性指标量化48

3.3 伺服阀控缸位置控制系统灵敏度优化设计49

3.3.1 概述49

3.3.2 高集成伺服阀控缸位置控制系统灵敏度方程49

3.3.3 位移阶跃响应特性参数的灵敏度分析54

3.4 伺服阀控缸位置控制系统高精度控制技术61

3.4.1 概述61

3.4.2 高集成伺服阀控缸位置控制系统PI控制器设计62

3.4.3 负载压力观测器设计65

3.4.4 高集成伺服阀控缸系统位置抗扰控制方法研究69

4伺服阀控缸力控制系统分析及控制技术74

4.1 伺服阀控缸力控制系统数学建模及仿真建模74

4.1.1 力反馈两级电液伺服阀数学模型74

4.1.2 阀控缸系统基本方程76

4.1.3 高集成伺服阀控缸力控制系统数学建模78

4.2 伺服阀控缸力控制系统负载特性模拟80

4.2.1 负载特性模拟数学模型80

4.2.2 负载特性模拟效果分析82

4.3 伺服阀控缸力控制系统高鲁棒控制技术88

4.3.1 高集成伺服阀控缸力控制系统PID控制器参数优化88

4.4.2 高集成伺服阀控缸系统变刚度阻尼负载特性补偿控制方法研究89

4.4.3 几种刚度阻尼负载特性下补偿控制效果92

5伺服阀控缸系统柔顺控制技术97

5.1 引言97

5.2 伺服阀控缸系统柔顺控制实现方法97

5.2.1 传统阻抗控制方法97

5.2.2 高集成伺服阀控缸系统柔顺控制原理98

5.3 伺服阀控缸系统柔顺控制建模99

5.3.1 阻尼控制方法建模99

5.3.2 刚度控制方法建模101

5.3.3 柔顺控制框图103

5.4 伺服阀控缸系统柔顺控制分析103

5.4.1 阻尼控制方法试验分析103

5.4.2 刚度控制方法试验分析105

5.4.3 柔顺控制方法试验分析107

第二篇 自由锻造液压机组液压控制系统数字化设计113

6自由锻造液压机组概述113

6.1 概述113

6.1.1 自由锻造液压机组113

6.1.2 自由锻造液压机机架113

6.2 自由锻造液压机液压系统发展现状115

6.2.1 自由锻造液压机分类与特点115

6.2.2 自由锻造液压机性能要求116

6.3 自由锻造操作机液压系统119

6.3.1 自由锻造操作机组成119

6.3.2 液压锻造操作机的工作原理121

7自由锻造液压机组液压控制系统数学建模123

7.1 自由锻造液压机液压控制系统数学建模123

7.1.1 溢流阀建模研究123

7.1.2 电液比例插装阀建模研究124

7.1.3 快锻液压机快锻系统数学建模127

7.1.4 快锻液压机快锻系统仿真研究129

7.2 正弦泵控蓄能器快锻压机系统数学建模133

7.2.1 正弦泵控蓄能器快锻压机系统原理介绍133

7.2.2 主要环节功率键合图及仿真模型134

7.2.3 正弦泵控液压机蓄能器快锻子系统功率键合图及仿真模型146

7.3 开式泵控锻造油压机液压控制系统数学建模155

7.3.1 比例变量径向柱塞泵数学模型155

7.3.2 开式泵控锻造油压机负载模型162

7.3.3 开式泵控锻造油压机机架模型164

7.3.4 开式泵控锻造油压机液压系统模型165

8自由锻造液压机液压控制系统控制技术169

8.1 比例控制快锻系统PID控制169

8.1.1 比例控制快锻系统工作原理169

8.1.2 比例控制快锻系统PID控制170

8.2 基于遗传算法的比例控制快锻系统PID在线优化171

8.2.1 遗传算法简介以及实现的基本过程171

8.2.2 对待优化PID参数进行编码171

8.2.3 选取初始种群172

8.2.4 适应度函数的确定172

8.2.5 遗传操作算子设定173

8.2.6 对适应度函数进行尺度变换的改进遗传算法175

8.3 正弦泵控液压机蓄能器快锻子系统178

8.4 泵控直传液压机液压系统控制技术183

8.4.1 常锻时泵控油压机液压系统特性183

8.4.2 常锻系统特性试验187

8.4.3 快锻时泵控油压机液压系统特性189

8.4.4 快锻时泵控油压机液压系统试验192

8.5 开式泵控锻造液压机195

8.5.1 开式泵控锻造液压机流量/压力复合控制技术195

8.5.2 开式泵控锻造液压机负载容腔独立控制技术198

9自由锻造液压机节能控制技术209

9.1 基于变频调节的快锻液压系统209

9.2 基于泵阀复合控制的快锻系统原理210

9.2.1 泵阀复合控制原理211

9.2.2 系统节能理论分析211

9.2.3 基于泵阀复合控制系统能耗分析212

9.2.4 基于泵阀复合控制系统节能分析213

9.3 基于位置-双压力复合控制的快锻系统214

9.3.1 基于位置-双压力复合控制的快锻系统原理214

9.3.2 位置-双压力复合控制原理215

9.4 自由锻造液压机复合控制216

9.5 泵控直传液压机液压系统节能技术224

9.5.1 泵控直传液压机液压系统节能机理224

9.5.2 常锻能耗特性229

9.5.3 常锻能耗试验分析231

9.5.4 快锻能耗特性232

9.6 开式泵控锻造液压机负载容腔独立控制节能技术234

9.6.1 开式泵控锻造液压机节能机理234

9.6.2 负载容腔独立控制能耗试验分析236

10自由锻造操作机液压系统控制特性239

10.1 锻造操作机虚拟样机协同仿真建模239

10.1.1 锻造操作机虚拟样机模型构成239

10.1.2 多学科协同仿真方法240

10.1.3 协同仿真方法241

10.1.4 锻造操作机协同仿真模型接口241

10.1.5 锻造操作机虚拟样机协同仿真模型245

10.1.6 验证结果247

10.2 单项动作控制特性研究252

10.2.1 进给量不同时的控制特性252

10.2.2 负载不同时的控制特性253

10.2.3 蓄能器状态不同时的控制特性255

10.2.4 马达排量不同时的控制特性255

10.3 复合动作控制特性研究257

10.3.1 联动方式257

10.3.2 蓄能器参数对连续复合动作的控制特性影响258

10.3.3 主泵排量对连续复合动作控制特性影响260

10.3.4 锻造行程次数对连续复合动作控制特性影响260

10.4 控制方式研究261

参考文献267