基于位移控制的多层压机加压系统结构设计与性能研究

摘要

热压机是人造板生产过程中热压环节的执行机构，对人造板产品的质量起着决定性的作用。多层压机存在热压板闭合精度低、多缸同步性能差、层间压力分布不均等缺点，影响板材厚度一致性、板材密度均匀性、断面密度梯度等板坯力学性能，导致压制的人造板产品质量较差。为提高板材质量，以多层压机热压过程中保压和二次加压阶段的压机主油缸输出位移（热压板位置）为控制对象，开展基于位移控制的多层压机加压系统结构设计与性能研究，采用液压伺服控制技术实现提高多层压机热压板闭合精度的目的，进而提高多层压机压制人造板产品的质量。
　　本文以国产某型多层压机为参考，结合多层压机工作特点，对多层压机热压过程的工艺和负载进行分析;针对生产过程中多层压机存在的问题，采用伺服控制技术对其液压系统进行改进，完成多层压机加压系统总体方案设计，包括热压板快速闭合液压回路和多缸同步运动液压伺服回路;设计了具备单作用缸（柱塞缸）和双作用缸（活塞缸）两种功能的多层压机主油缸结构，使其适应压机工况与伺服控制的需要。
　　建立多层压机加压系统液压伺服单元各环节的数学模型，得到系统开环传递函数;采用MATLAB软件分析系统稳定性、快速性和准确性，判断系统在稳态误差、时域响应和动态误差方面的性能是否满足设计参数和功能要求。
　　采用AMESim软件对多层压机加压系统的各组成部分进行建模，并构建液压伺服单元模型;借助批运行功能对系统前向控制过程进行校正，得到适当的前向增益系数，提高系统控制准确性;对液压伺服单元进行仿真，分析其在加载状态和初始位置偏差状态下主油缸活塞输出位移轨迹是否满足设计要求;建立多缸同步运动液压伺服回路模型，仿真并分析各个油缸间的同步精度，验证热压板闭合精度和闭合同步性。
　　研究结果表明所设计的多层压机加压系统具有稳定性良好、响应速度快和同步精度高的特点，符合多层压机对其液压系统的各项需求，对提高多层压机液压系统自动化控制程度和提高多层压机压制人造板产品质量起到有益效果。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题背景

1．2 国内外多层压机的发展

1．2．2 多层压机发展面临的问题

1．2．3 多层压机的发展方向

1．3 课题研究的目的和意义

1．4 论文研究的主要内容

2 多层压机加压系统设计

2．1 多层压机热压过程分析

2．1．1 多层压机热压过程工况分析

2．1．2 多层压机热压过程负载分析

2．2 多层压机加压系统的功能和设计参数

2．2．1 系统的主要功能

2．2．2 主要设计参数

2．3 多层压机加压系统总体方案设计

2．3．1 伺服系统控制量确定

2．3．2 多层压机加压系统总体方案

2．3．3 多层压机多缸同步运动液压伺服回路

2．4 主油缸设计及系统元件选型

2．4．1 主油缸结构形式确定

2．4．2 供油压力及液压油源的选择

2．4．3 主油缸几何参数计算

2．4．4 液压系统元件选型

2．5 本章小结

3 液压伺服单元数学模型建立及性能分析

3．1 液压伺服单元各环节传递函数

3．1．1 伺服放大器的传递函数

3．1．2 伺服阀的传递函数

3．1．3 阀控液压缸的传递函数

3．1．4 位移传感器的传递函数

3．2 液压伺服单元数学模型

3．3 液压伺服单元性能分析

3．3．1 系统稳定性分析

3．3．2 系统快速性分析

3．3．3 系统准确性分析

3．4 本章小结

4 基于AMESim的多层压机加压系统建模与仿真

4．1 AMESim软件研究方法

4．2 液压伺服单元AMESim建模仿真

4．2．1 常用液压元件模型

4．2．2 主油缸模型建立

4．2．3 电液伺服阀模型建立

4．2．4 液压伺服单元模型建立

4．2．5 液压伺服单元仿真及分析

4．3 多缸同步运动液压伺服回路AMESim建模仿真

4．3．1 多缸同步控制策略选择及模型建立

4．3．2 多缸同步运动液压伺服回路仿真分析

4．4 多缸同步运动液压伺服回路改进

4．5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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