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《中南大学》 2014年
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复杂模锻系统建模与运行性能分析

汪志能  
【摘要】:摘要:航空航天技术的发展依赖于大型高性能整体式锻件,该类锻件的高精度成形制造要求大型模锻装备必须具备稳定运行的能力。而大型模锻压机装备是一个复杂的大惯量机电液耦合系统,其锻造过程中的油源脉动、非线性摩擦与强非线负载极易导致速度震荡,甚至爬行。为此,本文围绕大惯量模锻装备的建模、运行性能分析与稳定性控制展开研究,主要研究内容如下: 1)推导了大型模锻压机的速度近似模型。首先,建立了包含非线性负载力、摩擦及非线性液压系统的大型模锻压机运动模型。但该模型呈强非线性特征,无法解析求解,而对其进行数值求解将无法推导出普适性的运动规律。为此,本文提出了大型模锻压机的速度近似求解方法,通过数学变化获得了标准的振动方程,在此基础上,借助非线性强迫振动理论,推导了系统速度的近似解。实验结果表明,该近似速度的具有很好的逼近精度,为大型模锻压机的动态性能分析提供了基础。 2)揭示了大型模锻压机运行性能。由于速度近似模型中包含由微分方程决定的参数,给大型模锻压机运行性能分析带来了极大的困难。为此,通过对速度方程的分析,找到了速度能解析求解的条件,获得了该条件下的大型模锻压机稳定运行、振动与爬行的条件。对不满足速度解析求解条件的工况,通过对速度方程的收敛性、平衡位置分析,揭示了它的振动与爬行的条件。仿真和实验均表明这些规律的正确性,为大惯量装备稳定运行控制提供了理论依据。 3)建立了复杂模锻全过程的控制策略。针对模锻系统运动规律复杂,系统模型在全锻造过程时变特点,提出了锻造过程的多模型控制策略,该策略首先把全锻造过程分解成许多个子工作区,并采集实验数据建立相应的子模型,根据子模型特点设计相应的子控制器。通过高斯加权器协调各个子控制器,以处理模型之间的耦合关系,从而实现模锻压机的全程精确平滑控制。图34副,表6个,参考文献94篇。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TG315;TG316.3

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【参考文献】
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