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新型锻造操作机主运动机构控制系统设计
  • ISSN号:0254-0037
  • 期刊名称:《北京工业大学学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP21[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室,秦皇岛066004, [2]燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室,秦皇岛066004
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51275437); 国家自然科学基金优秀青年科学基金项目(51422509)
中文摘要:

基于运动链图拓扑图库,提出一种新型六自由度前后双提升驱动锻造操作机工作装置.该装置不仅可以控制夹钳提升的同步性,还能更好地适应偏载工况.基于虚功原理建立了该新型锻造操作机主运动机构的动力学模型,并结合液压缸系统模型,设计模糊PID控制器实现对锻造操作机夹钳末端的运动跟踪.对夹钳在竖直平面运动进行轨迹规划并确定运动过程中液压驱动各单元所需提供的驱动力.基于Matlab/Simulink平台搭建控制系统仿真模型,在给定负载情况下,分别对夹钳的竖直提升运动、水平运动以及俯仰运动进行仿真分析,得到系统单位阶跃响应与正弦响应跟踪曲线及误差曲线.研究结果表明:基于该新型锻造操作机,采用模糊PID控制器能够快速、精确地获得新机构的性能参数并高效地完成跟踪,使系统保持良好的稳态性能与动态特性.

英文摘要:

Based on the kinematic chain map topological gallery, a new-type of six-DOF forging manipulator that has front and rear lifting drivers is proposed. The device can not only improve the synchronicity lifting of the clamp, but also adapt to the working condition better. A dynamics math model of the major-motion mechanism was established based on the principle of virtual work, combined with the dynamic model of the hydraulic cylinder to determine the driving force of hydraulic drive unit during the movement of manipulator clamp. On this basis, fuzzy PID controllers were designed to control the hydraulic drive units to realize the trajectory tracking of the manipulator clamp. In the process, the control system model was established in the Matlab/Simulink. Under the condition of a given load, the Matlab/Simulink software was used to do manipulator dynamics simulation about the clamp vertical lifting movement, horizontal motion and pitch motion, eventually getting the system unit step response, sine tracking response curve and error curve. Results show that the fuzzy PID controller can quickly and accurately obtain the parameters of the new forging manipulator's performance and complete tracking efficiently, allowing the system to maintain a good steady-state performance and dynamic performance.

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期刊信息
  • 《北京工业大学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:北京市教委
  • 主办单位:北京工业大学
  • 主编:卢振洋
  • 地址:北京市朝阳区平乐园100号
  • 邮编:100124
  • 邮箱:xuebao@bjut.edu.cn
  • 电话:010-67392535
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-0037
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2286/T
  • 邮发代号:2-86
  • 获奖情况:
  • 中国高等学校自然科学学报优秀学报二等奖,北京市优秀期刊,华北5省市优秀期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:11924