【摘要】：氣動系統(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,使氣動系統(tǒng)成為復(fù)雜的非線性系統(tǒng),傳統(tǒng)控制方法對其控制效果不理想。因此,實現(xiàn)非線性氣動系統(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。目前,研究主要集中在無摩擦氣缸、高精度控制閥以及氣動系統(tǒng)控制算法三個方面。壓力控制算法是本文研究重點,主要研究內(nèi)容如下:(1)氣動系統(tǒng)建模與仿真。根據(jù)無摩擦氣缸和比例控制閥結(jié)構(gòu)原理分別對其進行數(shù)學(xué)建模,進而建立氣動系統(tǒng)模型。利用MATLAB建立仿真模型,并對氣源壓力和溫度、儲氣罐容積以及管路長度和直徑進行系統(tǒng)影響因素仿真分析。(2)氣動系統(tǒng)實驗平臺搭建。依據(jù)氣動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理進行實驗平臺的搭建,包括實驗平臺總體設(shè)計、關(guān)鍵元器件的選型、軟件設(shè)計中的數(shù)據(jù)采集卡驅(qū)動編寫、上位機軟件用戶界面交互設(shè)計以及CVI與MATLAB的混合編程設(shè)計。(3)大腦情感學(xué)習(xí)算法及其改進。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)出較強的快速響應(yīng)能力和系統(tǒng)魯棒性。結(jié)合氣動系統(tǒng)非線性和BELC特性對BELC算法進行改進。采用模糊控制對BELC權(quán)值學(xué)習(xí)率進行在線調(diào)節(jié),克服系統(tǒng)參數(shù)時變和建模不確定的影響。并對BELC及其改進算法進行仿真分析。(4)壓力控制算法實驗研究。分別采用PID、BELC及其改進算法進行階躍響應(yīng)、階躍擾動和正弦跟蹤實驗。實驗表明,BELC改進算法較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。存在擾動時,穩(wěn)態(tài)時間降低了30%以上,BELC改進算法具有更強的魯棒性。在動態(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算法改進方案的可行性和BELC改進算法在氣動控制方面的良好適應(yīng)能力和控制優(yōu)勢。
【學(xué)位授予單位】：北京石油化工學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：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)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀摩擦氣缸研究現(xiàn)狀為氣動系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，其性能的好壞直接決定氣動系活塞之間的摩擦阻力會影響到氣缸的控制精度，特別是在阻力影響對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，國內(nèi)外研究人員進行了大量的統(tǒng)氣缸由于產(chǎn)品受設(shè)計理念的限制，一般會通過提高氣用摩擦系數(shù)較小的密封材料和密封形式，使用潤滑效果擦力。如日本的 SMC 旗下的 CJ2Q 系列的氣缸通過使用和新的雙向密封形式降低了工作摩擦力和啟動壓力，使線性運動[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)計方法優(yōu)化了氣浮式無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]針對該氣缸只能垂直安裝和單向工作的不足提出新型設(shè)計，將氣缸活塞作為氣體軸承的一部分，設(shè)對均壓腔的設(shè)計進行了參數(shù)優(yōu)化。仿真實驗表明，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)位論文高的性價比[15]。比例閥輸入的電信號與轉(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 Sonam 等人[17]提出并設(shè)計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，伊朗研究人員針對脈寬調(diào)制控制的氣動回路做了輸入立的數(shù)學(xué)模型驗證了脈寬調(diào)制技術(shù)對氣動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)計的。但由于該閥采用高頻開關(guān)對氣體進行用壽命上都存在不足[18]。

【參考文獻】

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本文編號：2752588