【摘要】：氣動(dòng)系統(tǒng)的輸出力由氣體壓力產(chǎn)生,其本質(zhì)是壓力控制。由于氣體的可壓縮性、氣體泄露以及系統(tǒng)摩擦力等因素影響,使氣動(dòng)系統(tǒng)成為復(fù)雜的非線性系統(tǒng),傳統(tǒng)控制方法對(duì)其控制效果不理想。因此,實(shí)現(xiàn)非線性氣動(dòng)系統(tǒng)的快速響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)跟蹤的恒壓控制成為了研究重點(diǎn)。目前,研究主要集中在無(wú)摩擦氣缸、高精度控制閥以及氣動(dòng)系統(tǒng)控制算法三個(gè)方面。壓力控制算法是本文研究重點(diǎn),主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)氣動(dòng)系統(tǒng)建模與仿真。根據(jù)無(wú)摩擦氣缸和比例控制閥結(jié)構(gòu)原理分別對(duì)其進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,進(jìn)而建立氣動(dòng)系統(tǒng)模型。利用MATLAB建立仿真模型,并對(duì)氣源壓力和溫度、儲(chǔ)氣罐容積以及管路長(zhǎng)度和直徑進(jìn)行系統(tǒng)影響因素仿真分析。(2)氣動(dòng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建。依據(jù)氣動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建,包括實(shí)驗(yàn)平臺(tái)總體設(shè)計(jì)、關(guān)鍵元器件的選型、軟件設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)采集卡驅(qū)動(dòng)編寫、上位機(jī)軟件用戶界面交互設(shè)計(jì)以及CVI與MATLAB的混合編程設(shè)計(jì)。(3)大腦情感學(xué)習(xí)算法及其改進(jìn)。大腦情感學(xué)習(xí)控制器(Brain Emotion Learning Controller,BELC)在非線性系統(tǒng)控制中,表現(xiàn)出較強(qiáng)的快速響應(yīng)能力和系統(tǒng)魯棒性。結(jié)合氣動(dòng)系統(tǒng)非線性和BELC特性對(duì)BELC算法進(jìn)行改進(jìn)。采用模糊控制對(duì)BELC權(quán)值學(xué)習(xí)率進(jìn)行在線調(diào)節(jié),克服系統(tǒng)參數(shù)時(shí)變和建模不確定的影響。并對(duì)BELC及其改進(jìn)算法進(jìn)行仿真分析。(4)壓力控制算法實(shí)驗(yàn)研究。分別采用PID、BELC及其改進(jìn)算法進(jìn)行階躍響應(yīng)、階躍擾動(dòng)和正弦跟蹤實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明,BELC改進(jìn)算法較PID在響應(yīng)速度和穩(wěn)態(tài)精度上有明顯提高。穩(wěn)態(tài)誤差穩(wěn)定在400Pa-550Pa之間,較PID降低了70%以上。存在擾動(dòng)時(shí),穩(wěn)態(tài)時(shí)間降低了30%以上,BELC改進(jìn)算法具有更強(qiáng)的魯棒性。在動(dòng)態(tài)跟蹤中,幅值變化和相位滯后小,跟蹤效果更好。綜上研究表明了BELC算法改進(jìn)方案的可行性和BELC改進(jìn)算法在氣動(dòng)控制方面的良好適應(yīng)能力和控制優(yōu)勢(shì)。
【學(xué)位授予單位】：北京石油化工學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH138;TP273
【圖文】：

北京石油化工學(xué)院專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀摩擦氣缸研究現(xiàn)狀為氣動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其性能的好壞直接決定氣動(dòng)系活塞之間的摩擦阻力會(huì)影響到氣缸的控制精度，特別是在阻力影響對(duì)氣缸控制的影響更為明顯，容易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象力，提高系統(tǒng)控制精度，國(guó)內(nèi)外研究人員進(jìn)行了大量的統(tǒng)氣缸由于產(chǎn)品受設(shè)計(jì)理念的限制，一般會(huì)通過(guò)提高氣用摩擦系數(shù)較小的密封材料和密封形式，使用潤(rùn)滑效果擦力。如日本的 SMC 旗下的 CJ2Q 系列的氣缸通過(guò)使用和新的雙向密封形式降低了工作摩擦力和啟動(dòng)壓力，使線性運(yùn)動(dòng)[5]。隨著材料科學(xué)研究的不斷深入，新型材料提供了可能。

第一章 緒論擦力明顯降低，其摩擦阻力僅相當(dāng)于傳統(tǒng)橡膠密封的 1/4年，浙江大學(xué)路波等人[10]根據(jù)提出一種基于非支配排序遺，該設(shè)計(jì)方法優(yōu)化了氣浮式無(wú)摩擦氣缸的工作性能，優(yōu)顯降低，氣體泄漏量也得以減小。朱曉等人[11]針對(duì)該氣缸只能垂直安裝和單向工作的不足提出新型設(shè)計(jì)，將氣缸活塞作為氣體軸承的一部分，設(shè)對(duì)均壓腔的設(shè)計(jì)進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化。仿真實(shí)驗(yàn)表明，該設(shè)向承載能力和氣缸的穩(wěn)定性。

北京石油化工學(xué)院專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文高的性價(jià)比[15]。比例閥輸入的電信號(hào)與轉(zhuǎn)換為氣體壓力的變化，分為比例壓力閥和比例流量閥[16]。，韓國(guó) Sonam 等人[17]提出并設(shè)計(jì)了一種新型的壓電式比電模塊有效提高了比例閥的響應(yīng)速度和控制精度，輸入信號(hào)的線性度優(yōu)于傳統(tǒng)電磁閥。寬調(diào)制控制技術(shù)的發(fā)展，許多學(xué)者開始將其應(yīng)用到電，伊朗研究人員針對(duì)脈寬調(diào)制控制的氣動(dòng)回路做了輸入立的數(shù)學(xué)模型驗(yàn)證了脈寬調(diào)制技術(shù)對(duì)氣動(dòng)回路良好的控制司根據(jù)脈寬調(diào)制技術(shù)研發(fā)出了 ITV 系列比例壓力閥，滿量了 0.2%。其他公司如瑞士 PARKER 公司的 EPP4 系列的調(diào)制技術(shù)設(shè)計(jì)的。但由于該閥采用高頻開關(guān)對(duì)氣體進(jìn)行用壽命上都存在不足[18]。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號(hào)：2752588