高速氣動機構隨動緩沖研究
本文選題:高速氣動機構 + 隨動緩沖; 參考:《南京理工大學》2012年碩士論文
【摘要】:在一些特殊操作場合,例如高速推進,由高速氣缸構成的氣動機構與其他傳動方式相比具有不可替代的優(yōu)點,然而,氣缸高速運動勢必會在行程末端產生不期望的沖擊力,這不僅會影響機構的使用壽命,嚴重的會因強烈的碰撞導致推進的易燃易爆負載產生燃爆而危及人身或設備安全。因此,高速氣動機構的緩沖問題具有十分重要的研究意義。 本文為解決高速氣缸在驅動負載運動時,要求其活塞在行程中間任意位置停止的緩沖問題,構建了高速氣動機構隨動緩沖實驗平臺,分別通過應用傳統(tǒng)控制理論和實驗回歸的方法建立了高速氣動系統(tǒng)的隨動緩沖控制模型,并用實驗的方法分別驗證了所建立的兩種模型的實際緩沖控制效果。實驗結果表明基本實現了預期的研究目標。 論文完成的主要研究工作包括以下幾個方面: (1)為了滿足某些特定氣動機構的實際工作需要,針對氣動機構的具體實驗要求,通過對比多套實驗方案,構建了高速氣動機構隨動緩沖實驗平臺,編制了隨動緩沖控制和數據采集程序。 (2)針對高速氣動機構及其緩沖問題進行了較深入的理論分析,建立了氣缸運動數學模型,提出了氣缸活塞運動過程中摩擦力的計算方法,針對本文中特定氣動機構活塞的運動規(guī)律,分階段對活塞運動的動特性進行了分析,并分別用理論建模及實驗回歸的方法建立了系統(tǒng)隨動緩沖控制方法模型。理論建模方面,用傳統(tǒng)控制理論的方法分別求解出了活塞運動各階段的傳遞函數,繪制了系統(tǒng)控制框圖;實驗回歸方面,通過對實驗數據的分析建立了系統(tǒng)控制模型,并通過顯著性檢驗和實驗數據預測的方法判定了回歸模型具有較好的關聯性。 (3)通過實驗分別驗證了理論方法和回歸方法所建模型的正確性。實驗中通過設置不同的負載質量和活塞工作點位置,將沒有進行任何緩沖控制時活塞及負載對限位板的沖擊力與分別采用理論控制模型和回歸控制模型進行控制后的沖擊力進行對比,對比結果表明,采用傳統(tǒng)控制理論和實驗回歸的方法所建立的兩種控制模型來控制本套氣動機構進行隨動緩沖實驗,都能極大地減小氣缸活塞對限位板的沖擊力,均達到了較好的緩沖效果。
[Abstract]:In some special operating situations, such as high speed propulsion, the pneumatic mechanism made up of high speed cylinders has irreplaceable advantages over other transmission modes. However, the high speed motion of the cylinder is bound to produce unexpected impact force at the end of the stroke. This will not only affect the service life of the mechanism, but also endanger the safety of the person or equipment due to the explosion of the propelling flammable and explosive load caused by the strong collision. Therefore, the buffer problem of high-speed pneumatic mechanism is of great significance. In order to solve the buffer problem of the high-speed cylinder which requires the piston to stop at any position in the middle of the stroke, a high-speed pneumatic mechanism servo buffer experimental platform is constructed in order to solve the problem that the high-speed cylinder is required to stop at any position in the middle of the stroke. By using the traditional control theory and the experimental regression method, the following buffer control model of the high-speed pneumatic system is established, and the actual buffer control effect of the two models is verified by the experimental method. The experimental results show that the expected research objectives have been basically achieved. The main research work of the thesis includes the following aspects: In order to meet the practical work needs of some specific pneumatic mechanism, according to the specific experimental requirements of the pneumatic mechanism, a high-speed pneumatic mechanism servo buffer experimental platform is constructed by comparing many experimental schemes. The following buffering control and data acquisition program are worked out. The mathematical model of cylinder motion is established, and the calculation method of friction force in the process of cylinder piston motion is put forward. According to the motion law of piston in this paper, the dynamic characteristics of piston are analyzed in different stages, and the model of system following buffer control is established by theoretical modeling and experimental regression method. In the aspect of theoretical modeling, the transfer function of each stage of piston motion is solved by the method of traditional control theory, and the control block diagram of the system is drawn, and the system control model is established by analyzing the experimental data in the aspect of experimental regression. The correlation of regression model was determined by significance test and experimental data prediction. 3) the correctness of the models established by the theoretical method and the regression method is verified by experiments. In the experiment, by setting different load mass and piston working point, The impact force of piston and load on the limit plate without any buffer control is compared with the impact force controlled by the theoretical control model and the regression control model respectively. The comparison results show that, The two control models established by the traditional control theory and the experimental regression method are used to control the servo and buffer experiments of the pneumatic mechanism, both of which can greatly reduce the impact force of the cylinder piston on the limit plate and achieve a better buffer effect.
【學位授予單位】:南京理工大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2012
【分類號】:TH138.9
【參考文獻】
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,本文編號:1853077
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