22MN_快锻液压机快锻系统
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硕士学位论文22MN快锻液压机快锻系统理论与实验研究窦雪川燕山大学2009年4月国内图书分类号：TG315.4+1,TP273+.4国际图书分类号：621工学硕士学位论文22MN快锻液压机快锻系统理论与实验研究硕士研究生：窦雪川导师：孔祥东教授申请学位级别：工学硕士学科、专业：机械电子工程所在单位：机械工程学院授予学位单位：燕山大学Classified Index: TG315.4+1,TP273+.4U.D.C.: 621Dissertation for the Master Degree in Engineering HEORETICAL AND EXPERIMENTAL RESEARCH ON THE FASTFORGING SYSTEM OF22MN FAST FORGING PRESSCandidate:Supervisor:Academic Degree Applied for: Speciality:University: Dou XuechuanProf. Kong Xiangdong Master of EngineeringElectromechanical Engineering Yanshan University燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《22MN快锻液压机快锻系统理论与实验研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。
据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。
本声明的法律结果将完全由本人承担。
作者签字日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《22MN快锻液压机快锻系统理论与实验研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。
本论文的研究成果归燕山大学所有，本人如需发表将署名燕山大学为第一完成单位及相关人员。
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保密□，在年解密后适用本授权书。
本学位论文属于不保密□。
（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日目录目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2国内外技术发展现状研究 (1)1.2.1 液压机发展历史及现状 (1)1.2.2 锻造液压机系统发展现状 (3)1.2.3 锻造液压机快锻回路发展现状 (4)1.2.4 锻造液压机智能控制策略发展现状 (5)1.3课题来源和研究意义 (9)1.4课题主要研究内容 (9)第2章 22MN快锻液压机现场测试结果分析 (11)2.122MN快锻液压机概述 (11)2.1.1 22MN快锻液压机本体概述 (11)2.1.2 22MN快锻液压机液压系统概述 (12)2.1.3 22MN快锻液压机技术参数 (14)2.2快锻液压机工作特性 (14)2.3快锻液压机快锻回路概述 (17)2.4溢流快锻与比例控制快锻系统性能分析 (18)2.4.1 溢流快锻系统工作原理 (18)2.4.2 比例控制快锻系统工作原理 (19)2.4.3 溢流快锻与比例控制快锻系统测试结果分析 (19)2.5比例控制快锻系统控制策略研究 (21)2.6本章小结 (23)第3章快锻液压机快锻系统建模研究 (24)3.1建模技术概述 (24)3.2快锻液压机主要元件建模研究 (25)3.2.1 溢流阀 (26)3.2.2 电液比例插装阀 (28)3.3快锻液压机快锻系统建模研究 (33)燕山大学工学硕士学位论文3.3.1 溢流快锻回路 (33)3.3.2 比例控制快锻回路 (35)3.4本章小结 (35)第4章快锻液压机快锻系统仿真研究 (36)4.1引言 (36)4.2快锻系统仿真研究 (36)4.2.1 溢流快锻回路仿真 (36)4.2.2 比例控制快锻回路PID控制仿真 (41)4.2.3 比例控制快锻回路双模控制仿真 (43)4.3本章小结 (53)第5章快锻液压机快锻系统实验研究 (54)5.1实验方案 (54)5.1.1 实验台简介 (54)5.1.2 实验元件选取 (55)5.1.3 计算机实时控制调试采集系统 (56)5.1.4 实验步骤 (57)5.1.5 实验系统控制方案 (58)5.2实验过程 (59)5.3实验模型仿真及实验结果分析研究 (61)5.3.1 溢流快锻回路PID控制实验分析研究 (61)5.3.2 比例控制快锻回路PID控制实验分析研究 (66)5.3.3 比例控制快锻回路双模控制实验分析研究 (69)5.4本章小结 (72)结论 (73)参考文献 (75)攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 (79)致谢 (80)作者简介 (81)摘要摘要快锻液压机是机械行业中的重型机械设备，由于锻造速度快、控制精度好、自动化程度高、工艺范围广以及节能、节材显著，成为自由锻设备的发展方向之一，被广泛应用于工业生产中。
快锻性能直接影响锻件产品质量、生产效率及自动化程度，开展锻造液压机快锻回路控制系统特性的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
本文以22MN快锻液压机和8MN快锻液压机组为依托，对比溢流快锻回路和比例控制快锻回路实测数据，分析其工作特性，提出两种快锻系统性能的优缺点及改进方案。
采用机理建模的方法分别建立两种快锻回路及其关键元件的数学模型，并利用MATLAB软件Simulink工具箱进行参数化建模仿真，重点研究了同等条件下如相同系统压力、下行量及锻造频率时溢流快锻回路和比例控制快锻回路的系统特性；针对溢流快锻回路，重点研究了溢流阀设定压力对系统性能的影响；针对比例控制快锻回路的特性，设计了双模控制策略，并与单纯PID控制效果进行对比。
搭建快锻液压机模拟实验台，对以上研究结果进行实验验证。
仿真及实验结果表明：溢流阀调定压力对溢流快锻回路系统性能起决定性影响；比例控制快锻回路总体上性能优于溢流快锻回路，但仍存在鲁棒性弱等问题，采用双模控制策略后，与单纯PID控制策略相比，双模控制增强了系统的抗干扰能力，在鲁棒性及冲击问题上提升了快锻液压机系统性能，是较为优良的控制器。
关键词快锻液压机；比例控制；双模控制；数学模型；系统仿真燕山大学工学硕士学位论文AbstractThe fast forging press is a kind of heavy mechanical equipments in the machinery industry. Because of fast forging speed, high control accuracy, high automation, wide processing range, greatly saving material and energy, the fast forging press becomes a developing trend of the free forging equipments and has been widely used in industry production. The fast forging property directly affects the forging piece quality, production efficiency and automation. Researching on the fast forging circuit control system characters of the fast forging press has important theory meaning and practical application value.Based on the 22MN fast forging press, the fild data between overflow fast forging circuit and proportional fast forging circuit are compared and their system characters are analysed. The advantages and disadvantages of systems characters and the improvement scheme are put forward.This dissertation builds mathematical models of these two circuits and key components by the mechanism modeling method, and relies on parameterized simulation by Matlab/Simulink. It is studied on the systems characters of overflow fast forging and the proportional fast forging in the same condition such as the same system pressure, reduction and forging frequency. According to the overflow fast forging circuit, it is studied on the effects of overflow valve setting pressure to system. According to the characters of the proportional fast forging circuit, double-mode controller is designed and the control result is compared with the result controlled by the simple PID controller. The simulated fast forging press experiment platform is established to make experimental study.The results show that: overflow valve setting pressure has dicisive influence to the overflow fast forging circuit. The characters of proportional fast forging circuit is better than overflow fast forging circuit generally, but it isAbstractweak in system robustness. When using double-mode control, compared with system controlled by simple PID, the double-mode controller improves the anti-interference ability of system, and the fast forging system character is better on the robustness and the anti-shock ability. The double-mode controller is a kind of great controller.Keywords Fast forging press; Proportional control; Double-mode control;Mathematical model; System simulation第1章绪论第1章 绪论1.1 引言锻造液压机是机械行业中的重型机械设备，由于锻造速度快、控制精度好、自动化程度高、工艺范围广以及节能、节材显著，成为自由锻设备的发展方向之一，被广泛应用于工业生产中。
