电液高频疲劳试验机的控制系统设计研究

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1、全日制学术型硕士学位论文论文题目：电液高频疲劳试验机的控制系统设计研究作者姓名胡俊飞指导教师阮健教授学科专业机械工程所在学院机械工程学院提交日期2015年4月浙江工业大学硕士学位论文电液高频疲劳试验机的控制系统设计研究作者姓名：胡俊飞指导教师：阮健教授浙江工业大学机械工程学院2015年4月DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterDESIGNANDRESEARCHONTHECONTROLSYSTEMOFELECTRO-HY

2、DRAULICHIGH-FREQUENCYFATIGUETESTMACHINECandidate:HuJunfeiAdvisor:Prof.RuanJianCollegeofMechanicalEngineeringZhejiangUniversityofTechnologyApr2015浙江工业大学硕士学位论文电液高频疲劳试验机的控制系统设计研究摘要电液高频疲劳试验机由于其响应速度快、输出功率大、控制精度高、输出交变载荷波形失真小等特点而广泛应用于航空航天、军事、交通、工程机械等领域。本文以电液高频疲劳试验机为研究背景，以

3、实验室现有的高频激振技术为依托，通过改进机械结构提高了疲劳试验性能，使其具有高频试验能力。电液高频疲劳试验机主要由上夹头位置同步控制器以及高频激振器组成。由于高频激振器是产生激振的核心器件，对高频激振器及其控制技术进行了深入研究。为了解决传统的伺服阀难以实现高频激振的问题，设计了一种结构特殊的2D高频阀。该2D高频阀有两个自由度，可分别实现高频激振器的激振频率以及激振幅值控制。同时，在双出杆液压缸上并联一个2D数字阀，用以控制高频激振器的振动中心。在改进电液高频疲劳试验机试验机机械结构的基础上，设计研究了其控制系统。论文的主

4、要内容和成果有：1.对电液高频疲劳试验机的工作原理进行分析。分别介绍了高频激振器的工作原理和上夹头位置同步控制器的工作原理。由于高频激振器是电液高频疲劳试验机的核心部件，着重对其主要部件2D高频阀以及2D数字阀的工作原理进行分析。2.分别建立了2D高频阀和2D数字阀的数学模型，在此基础上对高频激振器进行建模仿真并对仿真结果进行分析。3.对电液高频疲劳试验机的控制系统进行总体设计分析，并将控制系统模块化，分别设计研究了激振频率控制器、激振幅值控制器、激振偏置控制器以及主动缸控制器。4.搭建电液高频疲劳试验机的实验平台，分别对激

5、振频率、激振幅值以及激振偏置控制进行了实验研究。实验表明该控制系统能有效控制电液高频疲劳试验机在1000Hz附近进行频率高、载荷大的疲劳试验，在2500Hz时的载荷力能达I摘要到3kN。关键词：电液高频疲劳试验机，高频激振器，2D高频阀，控制系统II浙江工业大学硕士学位论文DESIGNANDRESEARCHONTHECONTROLSYSTEMOFELECTRO-HYDRAULICHIGH-FREQUENCYFATIGUETESTMACHINEABSTRACTElectro-hydraulichigh-frequencyfat

6、iguetestmachineiswidelyusedinaerospace,military,transportation,constructionmachineandotherfieldsforitsfastresponsespeed,bigoutputpower,highcontrolprecisionandlowalternatingloadwaveformdistortion.Basedonelectro-hydraulichigh-frequencyfatiguetestmachine,byimprovingit

7、smechanicalstructuretoincreasethefatiguetestperformancetomakeithasthehighfrequencytestability.Itismainlycomposedbyupperchuckpositionsynchronouscontrollerandhigh-frequencyvibrator.Becausethehigh-frequencyvibratoristhecoreoftheexcitationdevice,researchonthehighfreque

8、ncyvibratoranditscontroltechnologyisnecessary.Inordertosolvetheproblemoftraditionalservovalvecannotmeetstherequirementofhighfrequencyvibrationcon