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