搅拌摩擦焊主轴力控制液压伺服仿真与分析.pdfVIP

２０１６年１月 机床与液压 Ｊａｎ２０１６ 第４４卷 第２期 ＭＡＣＨＩＮＥ ＴＯＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ Ｖｏｌ４４ Ｎｏ２ － ＤＯＩ：１０．３９６９／ ｊｉｓｓｎ１００１ ３８８１２０１６０２０３０ 搅拌摩擦焊主轴力控制液压伺服仿真与分析 １ ２ １ 张建全 ， 于今 ， 蒋春梅 （１ 中国工程物理研究院总体工程研究所， 四川绵阳６２１０００； ２ 重庆大学机械工程学院， 重庆４０００３０） 摘要： 搅拌摩擦焊接技术是一种新型固相焊接技术， 由于其独特的技术优势正被广泛地应用于铝合金等轻质合金板的 焊接中。 分析了基于液压伺服技术的搅拌摩擦焊接主轴力控制系统， 推导得出主轴液压伺服系统的力控制数学模型， 在 ＭＡＴＬＡＢ软件的ＳｉｍｕＬＩＮＫ模块中搭建控制模型， 分别利用模糊ＰＩＤ和普通ＰＩＤ控制理论对控制模型进行仿真。 分析仿真 结果发现： 模糊ＰＩＤ和普通ＰＩＤ控制方法虽然都能实现对主轴液压系统的力控制， 但模糊ＰＩＤ控制不论是在响应时间、 控 制精度还是抗干扰能力方面都优于普通ＰＩＤ控制， 并且通过实验验证了模糊ＰＩＤ控制的可行性。 关键词： 搅拌摩擦焊； 力液压伺服； 模糊ＰＩＤ － － － 中图分类号： ＴＨ⁃３９　 　 文献标志码： Ａ　 　 文章编号： １００１ ３８８１ （２０１６） ２ ０９７ ４ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｐｉｎｄｌｅ Ｆｏｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｅｒｖｏ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｒｉｃｔｉｏｎ Ｓｔｉｒ Ｗｅｌｄｉｎｇ １ ２ １ ＺＨＡＮＧＪｉａｎｑｕａｎ ，ＹＵＪｉｎ ， ＪＩＡＮＧ Ｃｈｕｎｍｅｉ （１Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｍｉａｎｙａｎｇ Ｓｉｃｈｕａｎ ６２１０００，Ｃｈｉｎａ； ２Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００３０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｓｔｉｒ ｗｅｌｄｉｎｇ （ＦＳＷ） ｉｓ ａ ｎｅｗ ｋｉｎｄ ｏｆ ｓｏｌｉｄ⁃ｐｈａｓｅ ｗｅｌｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｉｔｓ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ， ＦＳＷ ｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｏｆｔｈｅｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔａｌｌｏｙｓｓｕｃｈａｓａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｐｌａｔｅ．ＦＳＷｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｅｒｖｏｔｅｃｈｎｏｌ⁃ ｏｇｙ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｒｃｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｅｒｖｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｄｅｄｕｃｅｄ． Ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｆｏｒｃｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｍｏｄｅｌ ｗａｓｂｕｉｌｔ ｉｎｔｈｅ ＳｉｍｕＬＩＮＫｍｏｄｕｌｅ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍｗａｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙ ｕｓｉｎｇｔｈｅ Ｆｕｚｚｙ⁃ＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄｔｈｅＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈ⁃ ｏｄ． Ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ａｃｈｉｅｖｅｄ：ｂｏｔｈ ｏｆ ｔｈｅ