彈簧疲勞試驗臺液壓控制系統(tǒng)設(shè)計

1、彈簧疲勞試驗臺液壓控制系統(tǒng)設(shè)計1 擬定控制方案試驗臺采用雙桿液壓缸對試件進(jìn)行加載，采用位移傳感器進(jìn)行檢測反饋，從而構(gòu)成一個伺服閥控制液壓缸的閉環(huán)電液位置控制系統(tǒng)，其原理圖如圖1所示，其方塊圖如圖1-2 所示。伺服閥lMLKLBLF0000pM放大器RULyfUeUgFpy位移傳感器圖1 系統(tǒng)原理圖表1 彈簧疲勞實驗機(jī)電液力伺服控制系統(tǒng)設(shè)計要求和給定參數(shù)項 目符號參 數(shù)單位彈簧剛度K32700000N/m液壓缸最大行程S0.003m壓下最大負(fù)載力Fmax98100N系統(tǒng)性能參數(shù)控制精度ef±5頻率30Hz2. 靜態(tài)計算 運動方程為： 液壓缸最大速度為 液壓缸最大負(fù)載為 液壓缸最大功率為

2、 取系統(tǒng)供油壓力 系統(tǒng)應(yīng)在供油壓力的95%狀態(tài)下工作，故取負(fù)載壓力 則液壓缸有效面積為 因液壓缸有效工作面積，取活塞桿直徑與缸筒內(nèi)徑的比為代入上式得 圓整，取，校核有效面積得根據(jù)液壓設(shè)計手冊，選取天津四方歐業(yè)液壓機(jī)械有限公司產(chǎn)品的SFD25型高壓重型等速液壓缸液壓設(shè)計手冊最大工作壓力為25Mpa，液壓缸內(nèi)徑80mm，活塞桿直徑45mm，行程系列選擇50mm，有效面積。最大空載速度為0.5652m/s，考慮泄漏等，將伺服閥流量增大30%，則伺服閥最大空載流量為 選取最大空載流量為的伺服閥。在液壓缸小位移時，用極小的壓力差即可推動負(fù)載，為充分利用伺服閥的流量，現(xiàn)選定壓力降7Mpa,輸出流量為125

3、L/min的伺服閥，選取伺服閥型號：QDY10。3.動態(tài)計算3.1 液壓缸傳遞函數(shù)的確定液壓缸的傳遞函數(shù)為： 其中， 其中，查液壓手冊，取液壓缸的行程 50mm，取，忽略液壓缸泄露，代入數(shù)據(jù)得：，3.2 伺服閥傳遞函數(shù)的確定電液伺服閥的傳遞函數(shù)表示： 查表得到QYD10的一些參數(shù)，其中，設(shè)時間常數(shù)。3.3 伺服放大器增益按穩(wěn)態(tài)控制精度確定開環(huán)增益。設(shè)靜態(tài)控制精度為，開環(huán)增益為電放大器增益為3.4 反饋傳感器增益位置傳感器傳遞函數(shù)可以用增益表示。選取位移傳感器增益。3.5 系統(tǒng)方塊圖將上述確定的傳遞函數(shù)代入方塊圖得系統(tǒng)方塊圖，如圖3-1所示。+-3.6 系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)由以上系統(tǒng)方框圖可得到系統(tǒng)

4、的開環(huán)傳遞函數(shù)：在MATLAB中由系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)繪制系統(tǒng)開環(huán)伯德圖，其命令如下：num=14.5;den=2.162629757785467e-06 3.162629757785467e-04 0.020000000000000 1 0;H=tf(num,den);bode(H)grid on圖3-2 系統(tǒng)伯德圖從系統(tǒng)的開環(huán)伯德圖可看出系統(tǒng)的幅值裕量Gm=56.2db，相位裕量為Pm=72.7deg，滿足穩(wěn)定性的要求。4 系統(tǒng)仿真由系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，在Matlab的simulink中建立系統(tǒng)simulink仿真模型，如圖4-1所示。圖4-1 系統(tǒng)simulink仿真模型設(shè)置好各模塊參數(shù)后

5、運行MATLAB進(jìn)行仿真，得系統(tǒng)的仿真曲線，如圖4-2所示，其中黃顏色的線表示輸入，紅顏色的線表示輸出。圖4-2 系統(tǒng)simulink仿真結(jié)果從仿真圖中可以看出，系統(tǒng)的輸出發(fā)散達(dá)不到振動臺對振幅、頻率的要求。調(diào)整傳遞函數(shù)，將慣性環(huán)節(jié)換成振蕩環(huán)節(jié)。圖4-3 調(diào)整后系統(tǒng)simulink仿真模型設(shè)置好各模塊參數(shù)后運行MATLAB進(jìn)行仿真，得系統(tǒng)的仿真曲線，如圖4-2所示，其中黃顏色的線表示輸入，紅顏色的線表示輸出。圖4-4 調(diào)整系統(tǒng)simulink仿真結(jié)果 從仿真圖中可以看出，系統(tǒng)的輸出依然發(fā)散達(dá)不到振動臺對振幅、頻率的要求。5. 參考文獻(xiàn)1 駱涵秀.電液振動臺的發(fā)展趨勢.試驗機(jī)與材料實驗，1995

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