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濟(jì)南中創(chuàng)工業(yè)測試系統(tǒng)有限公司
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扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)機(jī)主要是用來測定彈性軸類零件,，尤其是彈性聯(lián)軸器的動態(tài)性能指標(biāo)和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等特性的設(shè)備。主要是進(jìn)行扭轉(zhuǎn)和拉、壓試驗(yàn),。目前應(yīng)用電液伺服閥控制的試驗(yàn)機(jī)被廣泛使用，但是對于大扭矩軸類零件,，其控制精度并不能很好地滿足試驗(yàn)要求,，而且在高頻工況下，電液伺服扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)存在漏油,、遲滯等現(xiàn)象,。
為此，本文采取以電動缸作為動力源的試驗(yàn)機(jī)為研究對象,，通過控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向來控制電動缸的運(yùn)動,，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)機(jī)對軸類零件的試驗(yàn)，主要研究工作及相關(guān)結(jié)論如下：
①針對課題中對試驗(yàn)機(jī)提出的要求,，并以滾珠螺旋傳動理論為基礎(chǔ),，初步確定了試驗(yàn)機(jī)的機(jī)構(gòu)及其組成。計(jì)算出動力源-電動缸的基本參數(shù),，完成了電動缸傳動模型的建立,，以及電動缸的選型。建立了試驗(yàn)機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)模型,，完成各部分的靜力學(xué)與動態(tài)特性分析,。對試驗(yàn)機(jī)力學(xué)模型分析時，驗(yàn)證了采取電動缸為動力源的可行性和*性,。相比電液伺服試驗(yàn)機(jī),，電動試驗(yàn)機(jī)對大負(fù)載，高強(qiáng)度試驗(yàn)有著更好的效果,，更好的精度,。
②按照計(jì)算出來的參數(shù)，運(yùn)用PROE軟件建立了電動缸的三維模型,，同時在PROE中對試驗(yàn)機(jī)實(shí)行三維模擬裝配,。了解虛擬裝配過程以及各零部件之間的裝配情況。
③在高精度扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)上,，本文建立了該試驗(yàn)機(jī)伺服控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型以及傳遞函數(shù),，運(yùn)用MATLAB/SIMULINK軟件對該伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，得出試驗(yàn)機(jī)響應(yīng)曲線,。在得到響應(yīng)曲線后,，通過改變各控制參數(shù)如伺服放大器增益、負(fù)載剛度和轉(zhuǎn)動慣量等大小,，再次得到響應(yīng)曲線,，通過對比分析,，觀察各個控制參數(shù)對信號響應(yīng)的影響。曲線圖顯示系統(tǒng)頻寬受伺服放大器增益影響較大,，負(fù)載剛度對系統(tǒng)頻寬的影響不大,。在低頻時，系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量對系統(tǒng)頻寬的影響不大,，但是在高頻時,，嚴(yán)重減弱了系統(tǒng)幅值。同時,，伺服放大器增益對階躍響應(yīng)的影響較大,，而負(fù)載剛度影響階躍響應(yīng)的幅值大小，負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量幾乎對階躍響應(yīng)沒有影響,。
針對這些問題,，在文中的第三章節(jié)中有詳細(xì)的論述。 ④常規(guī)PID控制器存在響應(yīng)慢,，信號遲滯等問題,。為此，需要對控制參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化,。文中采取遺傳算法對控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化求解,，設(shè)計(jì)出基于遺傳算法的PID控制器。通過編寫MATLAB程序?qū)λǖ哪Ｐ瓦M(jìn)行求解,，得到了控制參數(shù)的*解,。研究結(jié)果表明，遺傳算法具有較強(qiáng)的全局尋優(yōu)能力,，不受啟動的次數(shù)的影響,，而且每次都能收斂于相似*解。
在約束條件相似的情況下,，與傳統(tǒng)PID進(jìn)行比較得出,，經(jīng)過遺傳算法優(yōu)化后的控制參數(shù)具有更高的自適應(yīng)能力，抗干擾能力有了明顯的提高,。 ⑤設(shè)計(jì)了一套基于Lab VIEW平臺的測控系統(tǒng),，對試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)中的四個傳感器信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理,。同時設(shè)計(jì)了一套比較優(yōu)良的人機(jī)交互界面,，用戶可以人為的輸入控制參數(shù)值來對試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行輸入控制。而且,，在控制面板中能實(shí)時顯示位移-時間,，力-時間，角度-時間,，扭矩-時間四個曲線圖,，對試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行很好的監(jiān)測和試驗(yàn),。
