本文關(guān)鍵詞：基于高速開關(guān)閥的氣動高精度運動控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 氣動運動控制系統(tǒng) 高速開關(guān)閥 控制策略 軌跡跟蹤

【摘要】：氣動高速開關(guān)閥因成本低、抗污染能力強、重復(fù)精度高、功率質(zhì)量比大以及切換迅速等優(yōu)點,在工業(yè)領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。近年來,伴隨數(shù)字技術(shù)及集成電路的發(fā)展,氣動高速開關(guān)閥在工業(yè)自動化中的應(yīng)用范圍也由傳統(tǒng)的簡單開環(huán)控制系統(tǒng)向伺服控制系統(tǒng)中拓展。然而由于氣動系統(tǒng)的固有特性,比如氣體可壓縮性和非線性,以及高速開關(guān)閥的非連續(xù)性輸出等,使得基于高速開關(guān)閥的氣動伺服控制系統(tǒng)(本文簡稱氣動開關(guān)伺服控制系統(tǒng))的控制精度與其他伺服控制方式相比,特別在以軌跡跟蹤為代表的運動控制方面差距較大。對氣動開關(guān)伺服控制系統(tǒng)特性及其控制策略進行深入研究,提高其運動控制精度,對于促進高速開關(guān)閥在氣動伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用,降低氣動伺服系統(tǒng)成本及能耗具有重要的意義。 本論文對氣動開關(guān)伺服控制系統(tǒng)相關(guān)的高速開關(guān)閥PWM控制流量特性、系統(tǒng)建模、高精度非線性控制策略實現(xiàn)與實驗等關(guān)鍵技術(shù)進行了研究,有效地提高了氣動開關(guān)伺服控制系統(tǒng)的運動控制精度。論文的主要內(nèi)容包括以下幾個部分： 第一,分析了高速開關(guān)閥工作特點,提出了一種多路輸出PWM高速開關(guān)閥驅(qū)動電路,并使用高精度氣體流量測試平臺對PWM控制下高速開關(guān)閥的流量特性進行了研究。 第二,詳細推導(dǎo)了基于高速開關(guān)閥的氣缸運動控制系統(tǒng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并對系統(tǒng)特性進行了研究。利用Simulink工具對系統(tǒng)進行建模,通過對比開環(huán)系統(tǒng)在正弦信號激勵下的仿真和實驗結(jié)果,驗證了系統(tǒng)模型的準(zhǔn)確性。 第三,對適用于氣動開關(guān)伺服控制系統(tǒng)的控制策略進行了分析討論,實現(xiàn)了滑模控制、反步法控制和基于系統(tǒng)參數(shù)在線辨識的自適應(yīng)反步法控制等非線性控制方法在氣動開關(guān)伺服控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。 第四,搭建了氣動開關(guān)運動控制實驗系統(tǒng),對不同控制策略下的系統(tǒng)特性進行了實驗研究,結(jié)果證明自適應(yīng)反步法控制的軌跡跟蹤精度最高,同時魯棒性也最好。
【關(guān)鍵詞】：氣動運動控制系統(tǒng) 高速開關(guān)閥 控制策略 軌跡跟蹤
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH138
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 氣動伺服控制簡析10-11
• 1.1.1 氣動伺服控制概述10-11
• 1.1.2 氣動伺服控制技術(shù)的發(fā)展概況11
• 1.2 氣動伺服控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀11-19
• 1.2.1 氣動伺服控制系統(tǒng)元件研究進展12-14
• 1.2.2 氣動伺服控制系統(tǒng)控制策略研究進展14-19
• 1.3 課題的研究意義及主要內(nèi)容19-21
• 1.3.1 課題的研究意義19-20
• 1.3.2 本文的研究內(nèi)容及安排20-21
• 第2章 高速開關(guān)閥及其PWM控制21-34
• 2.1 引言21
• 2.2 高速開關(guān)閥結(jié)構(gòu)特點及特性21-22
• 2.3 PWM及其在開關(guān)閥中的應(yīng)用22-26
• 2.3.1 PWM產(chǎn)生原理22-23
• 2.3.2 PWM在開關(guān)閥中的應(yīng)用23-26
• 2.4 多路輸出PWM硬件電路設(shè)計與實驗26-32
• 2.4.1 PWM硬件電路的實現(xiàn)26-29
• 2.4.2 高速開關(guān)閥的PWM流量特性實現(xiàn)29-32
• 2.5 本章小結(jié)32-34
• 第3章 氣動運動控制系統(tǒng)建模及仿真34-43
• 3.1 引言34
• 3.2 基于高速開關(guān)閥的氣動運動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型34-39
• 3.2.1 系統(tǒng)概述34-35
• 3.2.2 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)35-39
• 3.3 氣動伺服系統(tǒng)的模型仿真39-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第4章 氣動伺服系統(tǒng)的控制策略研究43-57
• 4.1 引言43-44
• 4.2 滑模控制44-48
• 4.2.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制的理論研究44-45
• 4.2.2 滑模變結(jié)構(gòu)的特點45-47
• 4.2.3 氣動伺服系統(tǒng)的滑�？刂破髟O(shè)計47-48
• 4.3 反步法控制48-55
• 4.3.1 反步法控制器設(shè)計50-53
• 4.3.2 自適應(yīng)反步法控制器設(shè)計53-55
• 4.4 本章小結(jié)55-57
• 第5章 氣動運動控制系統(tǒng)的實驗研究57-73
• 5.1 引言57-59
• 5.2 氣缸運動控制系統(tǒng)多種控制策略的實驗研究比較59-65
• 5.2.1 PID控制實驗59-61
• 5.2.2 滑�？刂茖嶒�61-62
• 5.2.3 反步法控制實驗62-64
• 5.2.4 多種控制策略的性能比較64-65
• 5.3 自適應(yīng)反步法控制實驗的綜合65-71
• 5.4 本章小結(jié)71-73
• 第6章 總結(jié)與展望73-75
• 6.1 總結(jié)73
• 6.2 展望73-75
• 參考文獻75-81
• 致謝81

【參考文獻】

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本文編號：1061669