导读:本文包含了重载操作机论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:重载锻造操作机,PID类型的模糊控制器,负载均衡
重载操作机论文文献综述
邓华,李许岗,段小刚[1]（2013）在《重载操作机夹钳角位移控制策略研究》一文中研究指出针对双液压马达驱动夹钳机构旋转时,存在的夹钳角位移控制精度不高和双液压马达偏载问题,提出了一种"模糊+负载均衡"的控制策略。首先结合双阀控液压马达模型,建立了夹钳旋转系统模型;其次,由于液压系统的强非线性和通道的不一致性,设计了PID类型的模糊控制器和带PID控制的负载均衡控制器,并进行了控制器参数优化设计。仿真和实验结果表明了采用PID类型的模糊控制能够满足夹钳角位移精度要求,和采用负载均衡控制策略能够极大的抑制马达"偏载"现象。因此提出的控制策略是有效的,有助于提高锻件的锻造质量和操作机的性能。(本文来源于《控制工程》期刊2013年02期）
刘德时[2]（2012）在《重载操作机锻压随动过程动力学行为分析与优化》一文中研究指出大锻件制造业是国家重大技术装备产业的重要基础,关系到国家安全和经济命脉,是国家极端制造能力的集中体现。大锻件产品在电力,冶金,石化、船舶、航天、军工等基础产业中有着广泛的应用。大型锻造液压机是大锻件的制造加工设备,目前我国万吨以上锻造液压机共七台,数量为世界第一,且具备自主设计制造能力。重载锻压操作机是锻造压机重要的协调作业辅助装备,可以大大提高锻件精度、生产效率及材料利用率,降低能耗。但是目前我国还不具备大型操作机的自主设计能力,对于重载锻造操作机的基础理论研究对于提高我国重大技术装备制造水平具有十分重要的意义。锻压作业过程中,液压机的锻打运动会在操作机的夹钳处产生极大的荷载(力与弯矩),导致操作机机械构件以及锻件自身的破坏。特别是在某些事故工况中,压机失控导致锻锤直接下落冲击锻件,巨大的冲击荷载可能导致夹钳瞬间过载断裂。本文主要研究锻打过程中“压机-锻件-操作机”整体系统的瞬态动力学特性以及力流传递规律,为操作机设计提供理论支持。主要包括以下几个方面的工作：(1)夹持长棒料操作机缓冲行为分析长棒料是塑性加工经常遇到的一种工件,在后期整形阶段,压机速度快,冲击振动明显,液压机作业在锻件的不同位置对系统动力学行为影响很大。根据合理假设,建立了操作机系统的单自由度动力学模型,通过与有限元软件LS-DYNA仿真结果比较,证明了模型的有效性。对于简单的线性回复力无阻尼的情况,可以将夹钳所受最大荷载(力与力矩)表达为锻压位置以及系统参数(操作机参数,压机参数,锻件参数)的显式函数,理论上揭示这些参数对操作机所受最大荷载的影响机理。通过对比研究平动式与倾动式操作机的缓冲特性,结果证明二者动力学行为在本质上是相同的。对比分析了两类双线性回复力下操作机的动力学行为,在对比分析的基础上,提出了优化的缓冲力设计方案,以减小操作机锻压随动过程中所受荷载。(2)操作机大范围缓冲行为分析与多目标优化锻件拔长初期,锻件短粗,虽然压机在此阶段运行速度相对较慢,但是锻件变形大,操作机缓冲运动的范围随之增大,从而引起缓冲缸自身的刚度非线性以及机构构型变化产生的几何非线性。首先建立操作机系统多体动力学模型,研究了上述两种非线性对操作机动力学行为的影响。推导了缓冲缸压力方程,通过与现场试验结果比对,证明该压力方程的有效性。在一个锻压周期的不同工作阶段,操作机的设计要求也有所不同。变形期要求操作机受力最小,保证结构安全性；压机回程后,要求夹钳快速回归初始工作位置,以保证操作机的工作效率,两个目标需要同时兼顾。建立了操作机大范围缓冲行为的多目标优化模型,采用NSGA-Ⅱ算法对水平与竖向缓冲缸的相关参数进行优化设计,获得两个目标的Pareto最优解集,为操作机设计提供了更广阔的空间。(3)落锤冲击工况下操作机动力学行为分析实际生产中,因为液压系统故障等因素,可能导致压机上砧失控,在重力的作用下,上砧自由落体直接冲撞锻件表面,产生的巨大的高频冲击荷载,其峰值可能到达锻件自重的几十倍,导致夹钳的瞬间过载断裂。在LS-DYNA中建立操作机系统叁维有限元模型,模拟落锤冲击引起的系统振动；基于该模型,研究了操作机自身参数、锻件参数以及压机参数这叁类系统参数对于最大冲击力的影响。当冲击位置靠近夹钳,冲击力的峰值最大,系统基频对动态响应起主要作用,建立了近端冲击的操作机单自由度系统,对近端冲击的系统动力学行为给予理论解释。(本文来源于《大连理工大学》期刊2012-09-01）
张凯[3]（2012）在《基于改进降维法的可靠性算法及其在重载操作机中的应用》一文中研究指出大载荷、大惯量、多自由度的重载操作机具有较强的多维度力位操控能力,与大型的液压机协调作业,可以大大提高制造能力、制造精度、生产效率和材料利用率,降低能耗。如何保证在极端条件下,重载操作机的操作性能、构件之间的力承载能力、界面特性以及操作机关键构件的刚度特性是重载操作装备设计所面临的关键问题。本文结合国家重点基础研究发展计划(973计划,2006CB705403)课题“非连续工况下重载装备的界面行为与力学特性”,开展了重载操作机关键构件的相关研究。将不确定性分析和优化思想应用于重载操作装备,重点研究了基于降维法可靠性算法以及相关变量的可靠性算法,深入讨论了重载操作机关键构件的力学性能、可靠性分析和结构优化设计,为重载操作装备的设计提供相关的理论、方法与技术支持。本文的主要内容如下：1.提出归一化的基于矩的积分方法(NMBQR)。针对单变量维数缩减法(降维法)中的MBQR方法存在的数值不稳定问题,提出了改进降维法中NMBQR方法。当求解问题中输入参数的均值很大或者变异系数很小的时候,NMBQR方法通过矩阵系数归一化可以有效地改善线性方程组求解过程中由于系数矩阵奇异导致的数值不稳定问题。2.通过将改进的降维法与计算响应概率密度函数(PDF)的最大熵方法进行联合,提出了改进降维法的可靠性算法。并通过各种算例验证了改进降维法求解结构可靠度的优点在于不需要求解响应函数的导数以及不需要迭代求解最可失效概率点(MPP点)等,在进行结构可靠性分析的时候具有较高的计算效率。3.提出了基于改进降维法的相关变量可靠性算法。通过Nataf变换和Winterstein近似可以对任意分布的相关变量进行标准正态化,并采用Cholesky分解进行变量的独立化,最后采用改进降维法求解结构的可靠度。与仅在MPP点进行等概率变换的基于JC法的相关变量可靠性方法相比,Nataf变换方法是在设计空间的全域内进行等概率变换。本文采用二维Gauss-Hermite积分来进行求解Nataf变换前后的相关系数；通过求解多项式方程可以得到Winterstein近似变换后相关系数的解析解,具有较高的计算效率。4.进行了基于替代模型的操作机侧壁结构的可靠性分析。考虑操作机侧壁结构中不确定性参数,如肋板的厚度、侧板的厚度以及载荷等信息,通过经典的替代模型方法得到这些参数与结构响应的显式函数关系。考虑输入载荷之间具有较强的相关关系,利用本文提出的基于改进降维法的相关变量可靠性算法计算操作机侧壁结构的可靠度。5.对重载操作机侧壁结构进行了拓扑与尺寸优化设计,提出了一种新型的重载操作机侧壁框架结构,降低了材料用量而且提高了结构的力学性能。针对操作机侧壁框架的初始设计不能充分地利用材料以及有效地提供侧壁框架侧向刚度的问题,本文进行了基于最大化结构刚度的拓扑优化设计。其主导思想是通过拓扑优化确定材料的分布区域,用于指导侧壁肋板的分布,并根据拓扑优化的结果建立新的侧壁框架有限元模型,然后采用了基于替代模型的尺寸优化设计来获得最优的设计尺寸。优化结果显示,在减少材料用量的情况下,仍然能够保持结构的强度和刚度不降低甚至有所提高。(本文来源于《大连理工大学》期刊2012-02-01）
毛金城[4]（2011）在《重载操作机夹持器可变约束抓取建模与夹持性能研究》一文中研究指出锻造操作机、重载抓料机等重载操作装备是重载制造工业中的基础设备,广泛应用于在船舶、核电等领域关键核心部件的加工制造中。夹持器是操作装备的末端执行器,对工件进行约束和定位,其动态特性直接影响操作装备的抓取能力与操作性能。在重载条件下,夹持器通常采用单自由度的开合机构来实现工件的夹持和释放操作,以达到结构刚度大,驱动控制简单的目的,但却存在运动学缺陷(Defective Kinematics),无法实现复杂的抓取动作。为了解决这个问题,操作机夹持器采用了各种特殊形状的钳口来完成工件的抓取。由于大型工件制造过程中,不可避免的存在工件尺寸变化和加工误差,因此要求夹持器钳口具有良好的适应性,需要在钳口上设计被动关节来实现。力封闭是夹持器—工件系统进行稳定抓取的必要条件。在具有被动关节的情况下如何进行在力封闭判定,实现力封闭抓取,保证工件抓取稳定性,是目前重载抓取理论面临的一大挑战。本文针对重型工件的稳定夹持操作问题,研究了夹持器的结构形式,钳口的约束特点以及重载接触变形等问题对夹持器性能的影响,重点研究了适应性钳口的可变接触约束的建模,并针对性提出了力封闭的判定方法,旨在从理论上进行夹持器分析和优化设计,使其满足重载操作装备日益苛刻的性能要求。对两种常用结构形式的操作机夹持机构进行了运动学建模,分析了夹持器的工作空间和夹持力矩的放大系数,针对工业应用中的近恒力夹持驱动应用需求,提出了夹持力矩波动系数等指标来进行夹持机构性能评价,并且对80吨操作机夹持器结构参数进行了相应的性能评价指标分析,给出了夹持器结构参数设计的选择范围,为夹持器驱动机构的参数设计提供了理论基础。在摩擦点接触模型的基础上,采取线性化摩擦锥的方法,建立夹持器—工件系统的抓取运动学模型,利用线几何和旋量理论,建立夹持器—工件系统的可变接触约束模型,基于凸集分离定理,提出了具有可变接触约束的夹持器—工件系统的力封闭夹持条件,该理论针对实际工业采取的二指对拓夹持方式给出了完善的判定方法,为具有可变接触约束的夹持系统力封闭分析提供了良好的理论基础。针对重载夹持中接触力大、接触变形不可忽略的问题,提出了面接触等效约束模型,引入接触刚度与关节刚度,提出了静不定接触约束力的求解方法。分析了夹持器在夹紧、抬升等不同加载过程中以及不同控制策略下接触力的约束表达形式,给出了重载操作机夹持操作分析的一般性方法。针对重载操作机夹持器的结构特点,在运动学建模和结构约束描述的基础上,提出了夹持器承载能力的分析的承载能力分析方法和判定准则。根据接触力的计算分析和承载能力的判定条件,针对操作机夹持器的设计搭建了夹持驱动承载能力分析计算软件平台,分析了四种不同型号的操作机夹持器承载能力,计算结果与实际应用结果相符,软件平台在青岛华东锻造机械厂得到了实际应用。采用光纤光栅传感器设计了分布式接触约束力的测量实验,在50吨锻造操作机上开展了常温现场夹持实验,实验结果与理论分析结果比较一致,验证了理论分析结果的正确性。(本文来源于《华中科技大学》期刊2011-08-01）
李刚,宋叁灵,张凯[5]（2011）在《重载操作机钳臂结构多工况拓扑优化设计》一文中研究指出钳臂是重载操作机夹持机构的重要组成部分,其力学性能和疲劳性能直接影响着操作机的正常使用功能。本文针对重载锻压操作机钳臂结构进行了典型工况下的力学性能分析,在此基础上对钳臂结构进行了多工况拓扑优化,给出了材料布局以及力的最优传递路径,并进一步进行尺寸优化。结果表明,优化后的钳臂结构在保持良好力学性能的同时,减少了材料用量。(本文来源于《计算力学学报》期刊2011年S1期）
高玲玲[6]（2011）在《重载操作机夹钳转动系统建模与控制》一文中研究指出巨型重载操作装备是制造产业链中的基础装备,而夹钳是操作机的最主要的一个机构,它的工作模式主要有：夹钳旋转、横移、倾斜、摆动、平行升降等,其中夹钳的旋转运动则是由操作机的工作目的和性质决定的,也是最主要的工作形式。在锻造过程中,为了更好的锻造锻件,操作机需要能够快速、准确、平稳的转动,尤其在精锻的过程中,转动角度的控制精度直接影响锻件质量。因此,针对夹钳旋转运动设计一种合理且可靠的控制器是必要的,从而能更好地满足锻件生产要求,并节约能量。本文主要针对夹持力300吨夹持力矩700吨·米的操作机,分别在空载或满载且锻件为短粗型两种情况,面向控制建立重载操作机夹钳转动系统动力学模型,并采用最优控制策略设计控制器,并验证其稳定性和有效性。本文的主要内容分为以下叁个部分。第一部分：为了全面了解操作机夹钳转动特性,对操作机的发展历史以及最优控制理论的研究现状进行了简要的论述；第二部分：对相关理论建模方法、最优控制理论进行了归纳总结；第叁部分分两种情况讨论：(一)在操作机空载这种工况下,针对夹钳旋转这一工作模式,用能量方法建立离散系统动力学模型,将动力学方程转化为状态空间方程并进行动力学仿真,仿真结果说明模型是可靠的；(二)在操作机满载且锻件是短粗型这种工况下,用类似的方法建立模型,并采用最优控制方法为其设计控制器,仿真结果表明控制器是有效的和可靠的。(本文来源于《大连理工大学》期刊2011-01-07）
韩雅楠,李刚,罗晓明[7]（2010）在《基于Simpack的重载操作机刚柔耦合动力学分析》一文中研究指出首先介绍了柔性物体进行动力学分析时连体基的选取原则,以保障物体的小变形效应.进而阐述了在连体基下弹性物体的主模态、约束模态,以此作为重载操作机刚柔耦合动力学分析的模态基底.由Jourdain虚功率原理,详细推导了刚柔耦合动力学分析虚功率方程,并且得到多体动力学分析的微分控制方程.另外,本文由流量守恒定律以及伯努利方程推导出液压等效的非线性刚度.最后,基于Simpack软件,分析了操作机提升运动和锻造作业两种典型工况.(本文来源于《动力学与控制学报》期刊2010年03期）
李刚,宋叁灵,张凯[8]（2010）在《基于ADAMS的重载操作机的动力学仿真》一文中研究指出通过对锻造操作机工作原理的分析,基于虚拟样机技术,在ADAMS软件中建立了重载操作机整机系统的虚拟样机,对操作机进行动力学仿真分析,得出典型工况下操作机的受力情况曲线.考虑了驱动力大小、大惯量构件、柔性体构件以及附加倾覆力矩等因素对操作机性能的影响,为设计操作机的结构设计提供了理论及数据依据.(本文来源于《中国工程机械学报》期刊2010年03期）
李刚,宋叁灵,张凯[9]（2010）在《重载操作机钳臂结构的多工况拓扑优化设计》一文中研究指出夹持机构是重载锻压操作机的一个重要组成部分,钳臂结构的力学性能和疲劳性能直接影响着操作机的正常使用情况。本文针对重载锻压操作机钳臂结构进行了典型工况下的力学性能分析,在此基础上进行多工况拓扑优化,给出了材料布局以及力的最优传递路径。根据拓扑优化结果,对钳臂进一步尺寸优化。结果表明,优化后的钳臂结构在保持良好力学性能的同时,减少了材料用量。(本文来源于《中国计算力学大会'2010（CCCM2010）暨第八届南方计算力学学术会议（SCCM8）论文集》期刊2010-08-20）
韩雅楠[10]（2010）在《基于SIMPACK的重载操作机刚柔耦合动力学分析》一文中研究指出随着操作机朝着大型化、重载化的方向发展,直接关系到操作机的安全运行问题也日益突出。以静力学问题和局部动力学为基础的机构和结构设计和优化已经不能满足要求。本文研究操作机不同作业工况下的整机柔性动力学行为,为部件的疲劳分析、寿命预计和结构优化以及整机的机构设计提供更科学的依据。对于机械系统中的柔性构件,通常定义一个能描述整体运动的浮动坐标系,构件相对于这个坐标系必须为小变形。对于传统的柔性动力学分析,物体的弹性位移近似为构件弹性模态的线性组合,这些弹性模态一般选取的是构件的主模态集。对于重载操作机,因受到极端载荷的作用,仅仅选取主模态作为弹性变形的基底已经不能真实描述部件的变形。本文介绍了柔性物体进行动力学分析时物体浮动坐标系的选取原则,以保障物体的小变形效应。进而阐述了在浮动坐标系下弹性物体的主模态和约束模态,以此作为重载操作机刚柔耦合动力学分析的模态基底。进而,利用JOURDAIN虚功率原理,详细推导了刚柔耦合动力学分析的虚功率方程,并且得到多体动力学分析的微分控制方程。另外,重载操作机是带多重冗余机构的并联控制系统,操作机的不同运动形式由复杂的液压回路实现。对于液压控制系统,利用MATLAB的SIMULINK建模对于控制策略的要求非常高,而且计算效率也会非常低。为了提高计算效率,本文由流量守恒定律以及伯努利方程推导出液压等效的非线性刚度。进而,用非线性刚度、阻尼和液压力代替液压的控制作用。最后,在UG境下建立了重载操作机的整体几何模型。基于MATLAB,编制了操作机梁形构件模态分析程序、操作机等效的液压非线性刚度的接口程序和分析物体初始时刻状态的程序。对于复杂的空间实体构件,整个CAD模型导入ANSYS,在ANSYS中进行模态分析。所有计算结果导入SIMPACK,在SMPACK中分析了操作机不同作业工况下整机的刚柔耦合动力学效应。(本文来源于《大连理工大学》期刊2010-06-05）
重载操作机论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
大锻件制造业是国家重大技术装备产业的重要基础,关系到国家安全和经济命脉,是国家极端制造能力的集中体现。大锻件产品在电力,冶金,石化、船舶、航天、军工等基础产业中有着广泛的应用。大型锻造液压机是大锻件的制造加工设备,目前我国万吨以上锻造液压机共七台,数量为世界第一,且具备自主设计制造能力。重载锻压操作机是锻造压机重要的协调作业辅助装备,可以大大提高锻件精度、生产效率及材料利用率,降低能耗。但是目前我国还不具备大型操作机的自主设计能力,对于重载锻造操作机的基础理论研究对于提高我国重大技术装备制造水平具有十分重要的意义。锻压作业过程中,液压机的锻打运动会在操作机的夹钳处产生极大的荷载(力与弯矩),导致操作机机械构件以及锻件自身的破坏。特别是在某些事故工况中,压机失控导致锻锤直接下落冲击锻件,巨大的冲击荷载可能导致夹钳瞬间过载断裂。本文主要研究锻打过程中“压机-锻件-操作机”整体系统的瞬态动力学特性以及力流传递规律,为操作机设计提供理论支持。主要包括以下几个方面的工作：(1)夹持长棒料操作机缓冲行为分析长棒料是塑性加工经常遇到的一种工件,在后期整形阶段,压机速度快,冲击振动明显,液压机作业在锻件的不同位置对系统动力学行为影响很大。根据合理假设,建立了操作机系统的单自由度动力学模型,通过与有限元软件LS-DYNA仿真结果比较,证明了模型的有效性。对于简单的线性回复力无阻尼的情况,可以将夹钳所受最大荷载(力与力矩)表达为锻压位置以及系统参数(操作机参数,压机参数,锻件参数)的显式函数,理论上揭示这些参数对操作机所受最大荷载的影响机理。通过对比研究平动式与倾动式操作机的缓冲特性,结果证明二者动力学行为在本质上是相同的。对比分析了两类双线性回复力下操作机的动力学行为,在对比分析的基础上,提出了优化的缓冲力设计方案,以减小操作机锻压随动过程中所受荷载。(2)操作机大范围缓冲行为分析与多目标优化锻件拔长初期,锻件短粗,虽然压机在此阶段运行速度相对较慢,但是锻件变形大,操作机缓冲运动的范围随之增大,从而引起缓冲缸自身的刚度非线性以及机构构型变化产生的几何非线性。首先建立操作机系统多体动力学模型,研究了上述两种非线性对操作机动力学行为的影响。推导了缓冲缸压力方程,通过与现场试验结果比对,证明该压力方程的有效性。在一个锻压周期的不同工作阶段,操作机的设计要求也有所不同。变形期要求操作机受力最小,保证结构安全性；压机回程后,要求夹钳快速回归初始工作位置,以保证操作机的工作效率,两个目标需要同时兼顾。建立了操作机大范围缓冲行为的多目标优化模型,采用NSGA-Ⅱ算法对水平与竖向缓冲缸的相关参数进行优化设计,获得两个目标的Pareto最优解集,为操作机设计提供了更广阔的空间。(3)落锤冲击工况下操作机动力学行为分析实际生产中,因为液压系统故障等因素,可能导致压机上砧失控,在重力的作用下,上砧自由落体直接冲撞锻件表面,产生的巨大的高频冲击荷载,其峰值可能到达锻件自重的几十倍,导致夹钳的瞬间过载断裂。在LS-DYNA中建立操作机系统叁维有限元模型,模拟落锤冲击引起的系统振动；基于该模型,研究了操作机自身参数、锻件参数以及压机参数这叁类系统参数对于最大冲击力的影响。当冲击位置靠近夹钳,冲击力的峰值最大,系统基频对动态响应起主要作用,建立了近端冲击的操作机单自由度系统,对近端冲击的系统动力学行为给予理论解释。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
重载操作机论文参考文献
[1].邓华,李许岗,段小刚.重载操作机夹钳角位移控制策略研究[J].控制工程.2013
[2].刘德时.重载操作机锻压随动过程动力学行为分析与优化[D].大连理工大学.2012
[3].张凯.基于改进降维法的可靠性算法及其在重载操作机中的应用[D].大连理工大学.2012
[4].毛金城.重载操作机夹持器可变约束抓取建模与夹持性能研究[D].华中科技大学.2011
[5].李刚,宋叁灵,张凯.重载操作机钳臂结构多工况拓扑优化设计[J].计算力学学报.2011
[6].高玲玲.重载操作机夹钳转动系统建模与控制[D].大连理工大学.2011
[7].韩雅楠,李刚,罗晓明.基于Simpack的重载操作机刚柔耦合动力学分析[J].动力学与控制学报.2010
[8].李刚,宋叁灵,张凯.基于ADAMS的重载操作机的动力学仿真[J].中国工程机械学报.2010
[9].李刚,宋叁灵,张凯.重载操作机钳臂结构的多工况拓扑优化设计[C].中国计算力学大会'2010（CCCM2010）暨第八届南方计算力学学术会议（SCCM8）论文集.2010
[10].韩雅楠.基于SIMPACK的重载操作机刚柔耦合动力学分析[D].大连理工大学.2010
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