磁悬浮小车系统建模及悬浮控制器设计
这是一篇关于磁浮小车,悬浮控制,系统建模,本质不稳定,ADAMS,模糊PID控制的论文, 主要内容为磁悬浮控制技术是磁浮列车的核心关键技术。磁浮列车的悬浮系统具有开环不稳定、强非线性和强耦合性的特征,悬浮控制器设计及系统调试难度极大,因此,研究磁浮列车的悬浮控制理论及悬浮控制系统的调试方法具有重要的理论意义和应用价值。本文以真实磁悬浮小车为研究对象,研究给定气隙下的悬浮控制问题。首先,建立了磁悬浮小车的动力学模型和控制系统各环节的数学模型。其次,测定了实物系统的参数,基于Simulink建立了电气系统模型与单电磁铁的动态模型,基于ADAMS建立了磁悬浮小车的虚拟样机。第三,基于双环控制系统,设计了磁浮小车的电流与间隙控制器,并基于Simulink验证了上述控制器的有效性,在此基础上,利用磁悬浮小车的ADAMS虚拟样机实现了ADAMS-Simulink联合调试。最后,研制了磁悬浮小车的悬浮控制系统,并基于DPS-Simulink在线调试平台实现了真实磁悬浮小车的悬浮控制。论文的主要研究内容及成果如下:(1)对磁悬浮小车单电磁铁的电磁吸引力进行了理论分析,在此基础上,建立了电磁线圈和功率放大器的数学模型,建立了单电磁铁的单点单自由度系统动态模型,此外,分析了磁悬浮小车的机械耦合关系;(2)测定并分析了真实磁浮小车关键部件的物理参数,基于Simulink建立了电气系统模型和单点单自由度动力学仿真模型,同时,为提高控制器的调试效率,基于ADAMS建立了磁悬浮小车的虚拟样机,并导入了Simulink;(3)基于“电流-间隙”双环控制系统,首先设计了电流环的PI控制器,增大了系统带宽,然后设计了悬浮间隙的PD控制器,初步实现了系统镇定,最后针对PD控制器稳态误差大及输出跳变的问题,设计了悬浮间隙的模糊PID控制器,并基于Simulink验证了有效性,在此基础上,建立磁悬浮小车的ADAMS虚拟样机模型,并得到磁悬浮小车的ADAMS-Simulink联合仿真模型;(4)针对真实磁悬浮小车,首先利用DSP芯片和IGBT模块研制了磁悬浮小车的悬浮控制系统硬件,然后搭建了DSP-Simulink嵌入式在线调试平台,最后根据前述研究理论及成果,实现了真实磁悬浮小车的悬浮控制,验证了本文设计的悬浮控制器的有效性。图61幅,表9个,参考文献53篇。
全自动柚子包装生产线调向机的设计与研究
这是一篇关于柚子,调向机,结构设计,ADAMS,控制系统的论文, 主要内容为目前,水果包装技术是食品包装研究的一大热点。每年我国柚子的产量都有几千万吨,然而,因为柚子的自动包装技术的落后,导致柚子的包装效率较低。现在柚子包装的方式主要是手工包装或者半自动化包装,但是其包装效率低,劳动力消耗大,自动化程度低。此外,由于柚子的特征较为特殊,所以要实现柚子的自动化包装较为困难,至今为止专门用于柚子的全自动包装生产线尚待研发。其中,关键问题是柚子调向,柚子调向是由于柚子从传送滚轴上传送下来的时候姿态杂乱,为了防止柚子在进行后续装箱工作时,因柚子摆放位置不统一而造成的包装错误或包装不良,所以需要将柚子调整为相同姿势。因此本课题就柚子调向这一工作展开研究,设计出全自动柚子包装生产线中的调向机,主要研究内容如下:(1)通过查阅国内外相关文献,得到柚子的相关物理特性,包括密度、弹性模量、泊松比;通过试验测定,得到柚子的摩擦系数;对柚子的典型结构进行实体建模;按照柚子的损伤原理,利用ABAQUS软件对柚子进行自由跌落模拟仿真,得到柚子损伤的临界跌落高度及相应的临界法向速度,并通过自由跌落试验对临界跌落高度进行验证。(2)柚子在滑道机构上碰撞过程的研究:根据Hertz弹性碰撞理论,建立柚子在滑道机构上的碰撞动力学模型。通过将碰撞模型推论出的柚子临界法向速度与仿真得到的临界法向速度进行对比,对所建立的碰撞模型的准确性进行了验证;以“斜碰撞原理”为基础,对柚子与滑道机构互相接触时的最小碰撞角进行计算,从而为滑道机构的优化设计奠定基础;通过ADAMS软件进行仿真,对三种滑道机构的方案进行比较,得到最优方案。(3)调向机的结构与控制系统设计:结合实际的需求与功能分析,对该全自动柚子包装生产线调向机提出相应的设计要求,设计出整机的工作原理,在完成关键部件设计的基础上,利用Pro/E软件进行整机的三维造型;设计整机控制系统,控制系统分为硬件和软件部分。在硬件方面,主要包括:设计控制系统整体框架、选型可编程控制器、分配I/O口地址、设计外部电路、设计气动系统等。在软件方面,主要包括设计和编写控制程序。(4)原理样机的制作:根据柚子调向机的工作原理,制作出原理样机,且在原理样机上进行试验,以实现对柚子调向机工作原理的验证。
全自动柚子包装生产线调向机的设计与研究
这是一篇关于柚子,调向机,结构设计,ADAMS,控制系统的论文, 主要内容为目前,水果包装技术是食品包装研究的一大热点。每年我国柚子的产量都有几千万吨,然而,因为柚子的自动包装技术的落后,导致柚子的包装效率较低。现在柚子包装的方式主要是手工包装或者半自动化包装,但是其包装效率低,劳动力消耗大,自动化程度低。此外,由于柚子的特征较为特殊,所以要实现柚子的自动化包装较为困难,至今为止专门用于柚子的全自动包装生产线尚待研发。其中,关键问题是柚子调向,柚子调向是由于柚子从传送滚轴上传送下来的时候姿态杂乱,为了防止柚子在进行后续装箱工作时,因柚子摆放位置不统一而造成的包装错误或包装不良,所以需要将柚子调整为相同姿势。因此本课题就柚子调向这一工作展开研究,设计出全自动柚子包装生产线中的调向机,主要研究内容如下:(1)通过查阅国内外相关文献,得到柚子的相关物理特性,包括密度、弹性模量、泊松比;通过试验测定,得到柚子的摩擦系数;对柚子的典型结构进行实体建模;按照柚子的损伤原理,利用ABAQUS软件对柚子进行自由跌落模拟仿真,得到柚子损伤的临界跌落高度及相应的临界法向速度,并通过自由跌落试验对临界跌落高度进行验证。(2)柚子在滑道机构上碰撞过程的研究:根据Hertz弹性碰撞理论,建立柚子在滑道机构上的碰撞动力学模型。通过将碰撞模型推论出的柚子临界法向速度与仿真得到的临界法向速度进行对比,对所建立的碰撞模型的准确性进行了验证;以“斜碰撞原理”为基础,对柚子与滑道机构互相接触时的最小碰撞角进行计算,从而为滑道机构的优化设计奠定基础;通过ADAMS软件进行仿真,对三种滑道机构的方案进行比较,得到最优方案。(3)调向机的结构与控制系统设计:结合实际的需求与功能分析,对该全自动柚子包装生产线调向机提出相应的设计要求,设计出整机的工作原理,在完成关键部件设计的基础上,利用Pro/E软件进行整机的三维造型;设计整机控制系统,控制系统分为硬件和软件部分。在硬件方面,主要包括:设计控制系统整体框架、选型可编程控制器、分配I/O口地址、设计外部电路、设计气动系统等。在软件方面,主要包括设计和编写控制程序。(4)原理样机的制作:根据柚子调向机的工作原理,制作出原理样机,且在原理样机上进行试验,以实现对柚子调向机工作原理的验证。
磁悬浮小车系统建模及悬浮控制器设计
这是一篇关于磁浮小车,悬浮控制,系统建模,本质不稳定,ADAMS,模糊PID控制的论文, 主要内容为磁悬浮控制技术是磁浮列车的核心关键技术。磁浮列车的悬浮系统具有开环不稳定、强非线性和强耦合性的特征,悬浮控制器设计及系统调试难度极大,因此,研究磁浮列车的悬浮控制理论及悬浮控制系统的调试方法具有重要的理论意义和应用价值。本文以真实磁悬浮小车为研究对象,研究给定气隙下的悬浮控制问题。首先,建立了磁悬浮小车的动力学模型和控制系统各环节的数学模型。其次,测定了实物系统的参数,基于Simulink建立了电气系统模型与单电磁铁的动态模型,基于ADAMS建立了磁悬浮小车的虚拟样机。第三,基于双环控制系统,设计了磁浮小车的电流与间隙控制器,并基于Simulink验证了上述控制器的有效性,在此基础上,利用磁悬浮小车的ADAMS虚拟样机实现了ADAMS-Simulink联合调试。最后,研制了磁悬浮小车的悬浮控制系统,并基于DPS-Simulink在线调试平台实现了真实磁悬浮小车的悬浮控制。论文的主要研究内容及成果如下:(1)对磁悬浮小车单电磁铁的电磁吸引力进行了理论分析,在此基础上,建立了电磁线圈和功率放大器的数学模型,建立了单电磁铁的单点单自由度系统动态模型,此外,分析了磁悬浮小车的机械耦合关系;(2)测定并分析了真实磁浮小车关键部件的物理参数,基于Simulink建立了电气系统模型和单点单自由度动力学仿真模型,同时,为提高控制器的调试效率,基于ADAMS建立了磁悬浮小车的虚拟样机,并导入了Simulink;(3)基于“电流-间隙”双环控制系统,首先设计了电流环的PI控制器,增大了系统带宽,然后设计了悬浮间隙的PD控制器,初步实现了系统镇定,最后针对PD控制器稳态误差大及输出跳变的问题,设计了悬浮间隙的模糊PID控制器,并基于Simulink验证了有效性,在此基础上,建立磁悬浮小车的ADAMS虚拟样机模型,并得到磁悬浮小车的ADAMS-Simulink联合仿真模型;(4)针对真实磁悬浮小车,首先利用DSP芯片和IGBT模块研制了磁悬浮小车的悬浮控制系统硬件,然后搭建了DSP-Simulink嵌入式在线调试平台,最后根据前述研究理论及成果,实现了真实磁悬浮小车的悬浮控制,验证了本文设计的悬浮控制器的有效性。图61幅,表9个,参考文献53篇。
双排式轴向柱塞泵的设计及动力特性研究
这是一篇关于双排式轴向柱塞泵,优化,三维模型,ADAMS,流体动力特性的论文, 主要内容为当前采用轴向柱塞泵和马达的液压系统中,为实现流量的调节通常采用节流阀或斜盘变量等形式,由于其流量调节的幅度有限、调速范围小及变速时须改变流量而造成功率浪费等限制,导致在系统供油量不变的情况下无法实现低速大排量、恒功率变速等功能。针对上述矛盾,如今提出了双排式轴向柱塞泵的概念,并设计出原理样机。双排式轴向柱塞泵在斜盘变量的基础上,通过增加工作柱塞排数对系统进行二次变量,拓宽了变量范围。但是双排式轴向柱塞泵是一个结构全新的型式,它的设计较单排式更为复杂,各主要零部件自身的设计存在独立与关联相交织,零部件之间的设计也存在独立与关联相交织。因此,在保证系统性能的前提下,如何有效的降低缸体质量、避免柱塞卡缸现象、脱靴现象和合理设计配流副的参数,有效平衡倾覆力矩等关键技术是双排式轴向柱塞泵能否成功应用于液压系统的关键所在。 本文在总结国内外单排式轴向柱塞泵研究成果的基础上,根据双排式轴向柱塞泵的原理和特点,利用现代设计方法,研究双排式轴向柱塞泵在缸体优化、避免柱塞卡缸现象和脱靴现象、配流副参数设计等方面的关键技术,推导出双排式轴向柱塞泵在结构设计、摩擦与润滑、控制泄漏等方面的设计公式,并对双排式轴向柱塞泵进行机构的动态仿真和流体的动力特性研究,为双排式轴向柱塞泵的设计奠定了理论基础。本文的主要研究工作如下: ①通过对缸体的结构模型进行分析,建立了双排式轴向柱塞泵缸体体积的数学模型,以降低缸体质量为目标,缸体结构的限制为边界条件,缸体强度、刚度和缸体与柱塞之间的接触强度等条件为约束条件,对缸体进行了结构优化。 ②针对柱塞卡缸的问题,利用静压和油液薄膜理论,提出了四支撑双阻尼孔的静压支撑方式,并引入多支撑双阻尼孔式柱塞副的泄漏系数,推导出双排式轴向柱塞泵柱塞的设计公式,对双排式轴向柱塞泵的双排柱塞进行了结构设计。并在四支撑双阻尼静压方式基础上,对柱塞副的间隙进行了优化设计。 ③应用静压支撑理论对滑靴进行设计,并针对双排式轴向柱塞泵的脱靴问题,提出减力系数的概念对中心弹簧预压力进行了设计,使预压力达到最优值。 ④根据双排式轴向柱塞泵配流盘配流的特点,设计出阻尼孔型的防冲击配流盘,在中心弹簧预压力的设计基础上采用静压支撑式辅助支撑对配流盘进行了设计,有效的平衡了缸体的倾覆力矩。 ⑤利用现代设计方法,建立了双排式轴向柱塞泵的物理模型,并对柱塞的速度和加速度分布进行了仿真,得出了内、外圈柱塞的速度和加速度分布曲线。利用Fluent软件对不同结构柱塞进行了流体动力特性分析,得出不同结构的柱塞在不同工况下的速度分布和压力分布。
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