摘 要

交通堵塞一直是困扰大城市市民的一个问题，地铁便是解决这个困扰的有效途径。地铁轨道的铺设分为整体现浇浮置板道床施工和预制浮置板道床施工，新型地铁预制件铺设及精确调整装置用于地铁建设的预制浮置板道床施工。

本文分析多自由度液压调整平台的国内外发展现状，指出该装置液压系统实为闭环反馈的位置伺服控制系统，并通过伺服阀和电液比例阀的性能、价格等因数的比较提出采用高频响电液比例阀配合数字油缸来实现6自由度精确调整的方案。由装置的技术要求对液压系统进行了设计并计算选择了各类元件。通过建立电液比例阀控制非对称液压缸的数学模型，绘制伯德图来对伺服系统进行动、静态特性进行分析，并在MATLAB中采用临界比例法对系统进行了PID校正，提高系统的精度和响应灵敏性。

关键字：预制件铺设及精确调整 闭环反馈的位置控制 电液比例阀 PID

Abstract

Traffic congestion has been a problem plagued the big city people, the subway is an effective way to solve this problem. The laying of metro track is divided into whole cast - in - place floating slab track bed construction and prefabricated floating slab track bed construction, new type metro prefabricated parts laying and precise adjustment device for metro construction of floating slab track bed construction.

This paper analyzes the development status of multi - DOF hydraulic adjustment platform at home and abroad, points out that the hydraulic system of the device is a closed-loop feedback position servo control system, and through the performance of servo valve and electro-hydraulic proportional valve, and compares the factor of the price and other factors, a high frequency response electro-hydraulic proportional valve is proposed to realize 6 degrees of freedom precision adjustment of the scheme.The hydraulic system was designed and calculated by the technical requirements of the device. The mathematical model of the asymmetric hydraulic cylinder is controlled by the electrohydraulic proportional valve, the Bode plot is used to analyze the dynamic and static characteristics of the servo system, and the PID is calibrated by the critical ratio method in MATLAB to improve the accuracy of the system And responsiveness.

Key words:Prefabricated laying and precise adjustment，position control of closed loop feedback, electrohydraulic proportional valve, PID

目录

第1章 绪论 1

1.1背景 1

1.2国内外研究现状 1

1.3技术要求 2

1.4本章小结 3

第二章液压系统分析设计 4

2.1总体方案的拟定 4

2.2支撑定位液压系统的设计 4

2.3 6自由度精确调整液压系统的设计 5

2.3.1垂直调整液压系统的设计 6

2.3.2水平调整液压系统的设计 8

2.4本章小结 9

第3章 液压元件的选型计算 10

3.1 6自由度精确调整系统选型计算 10

3.1.1垂直调整液压缸 10

3.1.2水平调整液压缸 11

3.1.3电液比例阀 12

3.1.4位移传感器 12

3.1.5液压锁 13

3.1.6溢流阀 13

3.2支撑定位系统选型计算 14

3.2.1液压缸 14

3.2.2电磁换向阀 14

3.3.液压泵的选型 14

3.4电机的选型 15

3.5本章小结 16

第4章 液压辅件的选型及系统性能验算 17

4.1液压辅件的选型 17

4.1.1管道的计算 17

4.1.2油箱的设计 17

4.1.3蓄能器的选型 17

4.1.3集成块的设计 18

4.2液压系统压力损失的验算 18

4.2.1垂直调整回路压力损失 18

4.1.2水平调整回路压力损失 19

4.1.3支撑定位回路压力损失 19

4.2液压系统效率验算 19

4.3液压系统发热温升的计算 20

4.3本章小结 20

第5章 数学模型的建立与分析 21

5.1阀控非对称缸数学模型的推导及建立 21

5.1.1阀的负载压力一流量特性 21

5.1.2液压缸负载流量方程 23

5.1.3液压缸力平衡方程的建立 24

5.1.4阀控液压缸的数学模型 24

5.2电液比例方向阀数学模型 25

5.2.1电磁驱动力传递函数 25

5.2.2阀芯位移传递函数 25

5.3阀控液压缸系统模型的建立及分析 26

5.4各环节参数的确定及传递函数的计算 27

5.4.1垂直调整回路各环节参数的确定 27

5.4.2水平调整回路各环节参数的确定 28

5.4.3阀控缸传递函数的计算 28

5.4.4系统稳态误差验算 29

5.5液压系统的PID校正 29

5.5.1 PID控制原理 30

5.5.2 PID控制器参数的整定 30

5.6本章小结 33

6节能环保与经济性分析 34

6.1经济性分析 34

6.2节能环保分析 34

7总结 35

参考文献 36

附录 37

致谢 38

第1章 绪论

1.1背景

地铁属于轨道交通行业。轨道交通是现代城市交通的主流，它具有运量大，速度快，能耗低的特点，可以说是现代城市的大动脉。

地铁轨道的铺设分为整体现浇浮置板道床施工和预制浮置板道床施工。整体现浇式浮置板轨道结构对于轨道的传振和传声能够有效降低,但在长期工作中会容易产生质量问题，影响地铁的长期稳定运营。相比整体现浇浮置板道床施工，整体现浇浮置板道床施工具有以下优点^[1]：

（1）预制浮置板的设计较为简单，生产采用工厂化、标准化，生产完成后由工厂运输到施工地点进行拼装，既减少了设计师的工作任务，也降低了施工人员的技术要求，同时有效减小施工环境的影响，提高了轨道的施工质量。

（2）预制浮置板在工作的生产和地铁施工现场的轨道铺设可以同时进行，两者之间不会相互干扰，从而大大提升了地铁施工效率。

（3）相比传统现浇浮置板道床混凝土施工需要一定时间等待混凝土成形，预制浮置板调整对准后后可以直接进行固定工装，再进行下一块预制浮置板的装配，施工速度有了较大的提高。