伺服压力机运动控制理论与实验研究

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曲柄压力机是工业成形装备中应用最为广泛的锻压设备。由伺服电机直接驱动的曲柄压力机的滑块运动特性不再是单一的,不可控制的,在计算机数字控制系统下可以根据不同材料成形需求而选择更为合适的数字伺服控制方案来使伺服电机柔性驱动压力机工作,得到更为精密的运动控制精度。本文从伺服控制角度出发,对曲柄滑块压力机的动力学模型研究下,提出了不同的控制策略,旨在提高伺服压力机冲压精度,以得到更好的零件成形。论文的主要研究工作如下:  1.介绍了伺服压力机的研究现状与特点,伺服控制的发展、组成以及性能指标。  2.对曲柄滑块压力机进行了动力学建模,并提出计算力矩控制策略,基于S函数进行了仿真,仿真结果显示,反馈线性化控制方案能够将被控系统非线性因素线性化以及对于扰动信号以及输入信号具有一定的适应能力。  3.根据伺服控制策略开发的需要,提出了基于Matlab RTW下的xPC Target实时开发环境技术,搭建实时控制实验平台,构建压力机伺服控制系统。实时进行了计算力矩控制实验,对于曲柄跟踪控制下的滑块轨迹以及下死点精度进行了跟踪以及对伺服压力机的闭环控制的直接性进行了论证。  4.对于压力机这一具有复杂非线性特性被控系统,基于PID控制的参数不可调特性,提出了可以根据控制效果实时改变自身控制器结构与参数的模型参考自适应控制理论,并在xPC目标实时控制平台上进行了滑块轨迹以及下死点精度跟踪控制实验。实验结果表明,模型参考自适应控制对于输入信号的适应能力更好、控制精度更高、系统的鲁棒性更强。
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