【摘要】： 氣動(dòng)技術(shù)以其特有的優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，已成為自動(dòng)化領(lǐng)域中的重要手段�，F(xiàn)代化生產(chǎn)線要求氣動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載更高、速度更快、壽命更長(zhǎng)，這使得氣缸高速運(yùn)行到端位停止時(shí)的緩沖問(wèn)題顯得越來(lái)越重要。本論文主要研究氣缸緩沖控制系統(tǒng)的控制策略，主要分為以下六個(gè)章節(jié)： 第一章首先概述了氣動(dòng)技術(shù)的特點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀和最新發(fā)展趨勢(shì)，然后介紹了氣缸緩沖技術(shù)的研究意義和發(fā)展過(guò)程。最后指出了本課題的提出過(guò)程和研究?jī)?nèi)容，著重介紹了電-氣比例／伺服位置控制技術(shù)在氣缸緩沖控制中的應(yīng)用，并總結(jié)了本論文的主要工作。 第二章首先用機(jī)理分析的方法推導(dǎo)了電-氣比例／伺服緩沖控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，，得到系統(tǒng)狀態(tài)方程和傳遞函數(shù)。然后用系統(tǒng)辨識(shí)方法來(lái)建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，驗(yàn)證了氣缸緩沖控制系統(tǒng)用三階模型描述較合理，這為后面控制策略設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。 第三章首先介紹了氣缸緩沖控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的硬件設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)，包括氣動(dòng)部分和計(jì)算機(jī)控制部分。然后介紹了一種基于MATLAB軟件的控制策略研究平臺(tái)，由于充分利用了MATLAB軟件包中的各種資源，將理論分析、仿真和實(shí)時(shí)控制有機(jī)地結(jié)合，大大提高了控制策略研究的效率。最后介紹了自己設(shè)計(jì)編寫(xiě)的基于VC的實(shí)時(shí)控制軟件，可任意設(shè)計(jì)和修改實(shí)時(shí)控制算法，由于采用了硬件中斷實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，保證了控制的實(shí)時(shí)性和可靠性。 第四章首先將電-氣比例／伺服控制引入到緩沖控制中，分析了系統(tǒng)被控對(duì)象的基本特性，著重分析了氣源壓力變化、閥口死區(qū)、系統(tǒng)摩擦力特性和氣路飽和現(xiàn)象對(duì)控制系統(tǒng)的影響。然后研究了微分加濾波、壓力傳感器和兩類降維狀態(tài)觀測(cè)器這三種系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的方法，比較分析了各自的優(yōu)缺點(diǎn)。最后一部分研究了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)反饋控制的方法，包括試湊法和極點(diǎn)配置法，并分析了各反饋參數(shù)、氣源壓力和負(fù)載質(zhì)量對(duì)控制性能的影響。 第五章首先介紹了變結(jié)構(gòu)控制的原理和應(yīng)用發(fā)展情況，然后針對(duì)本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)使用開(kāi)關(guān)閥和端位位移傳感器的變結(jié)構(gòu)控制方案，實(shí)現(xiàn)緩沖過(guò)程的平穩(wěn)無(wú)沖擊和無(wú)回彈要求，并在不同氣源壓力、不同負(fù)載質(zhì)量下分析了控制性能的變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明緩沖控制采用變結(jié)構(gòu)控制是可行的，并具有很強(qiáng)的魯棒性。 第六章是論文總結(jié)和展望。
【圖文】：

氣、機(jī)、電一體化將傳統(tǒng)氣動(dòng)系統(tǒng)的多種獨(dú)立元件經(jīng)過(guò)專門(mén)化設(shè)計(jì)，有機(jī)的集成為一體，成為模塊化產(chǎn)品[z]。采用了這種模塊化產(chǎn)品，可以節(jié)省大量的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和設(shè)備生產(chǎn)安裝的時(shí)間。這種模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的氣動(dòng)元件適應(yīng)大工業(yè)的要求，代表著氣動(dòng)元件發(fā)展方向[4]。圖1一2所示的HMp型氣缸，內(nèi)置位移傳感器，導(dǎo)向裝置采用滾珠軸承，摩擦力經(jīng)過(guò)優(yōu)化，可精確驅(qū)動(dòng)，是這類產(chǎn)品的代表[5]。電子技術(shù)的突飛猛進(jìn)為氣動(dòng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了條件，氣動(dòng)技術(shù)與電子技術(shù)結(jié)合最具有代表性的是閥島技術(shù)和電一氣比例/伺服控制技術(shù)。鞠舞翼黔圖1一3現(xiàn)場(chǎng)總線型閥島閥島技術(shù)出現(xiàn)的背景是以分散加工和分散控制為模式的自動(dòng)化加工線的日益使用。用傳統(tǒng)氣動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)這種生產(chǎn)控制，系統(tǒng)中將包含大量的分立元器件、管道和連線。而目前的閥島技術(shù)是現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)，即閥島控制信號(hào)的輸入、輸出通過(guò)一根總線即可完成。這大幅度節(jié)省了接線的時(shí)間，而且由于連線的減少使設(shè)備所占的空間減少，使設(shè)備的維護(hù)更為方便。圖1一3為帶可編程控制器的現(xiàn)場(chǎng)總線型閥島[6j。在控制系統(tǒng)中，由于利用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、PLC控制器及電腦，使得各種新型的控制方法，如

型比例流量方向閥圖l一2HM[P型體化將傳統(tǒng)氣動(dòng)系統(tǒng)的多種獨(dú)立元件經(jīng)過(guò)專門(mén)化設(shè)計(jì)，有采用了這種模塊化產(chǎn)品，可以節(jié)省大量的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和設(shè)備氣動(dòng)元件適應(yīng)大工業(yè)的要求，代表著氣動(dòng)元件發(fā)展方向[4]傳感器，導(dǎo)向裝置采用滾珠軸承，摩擦力經(jīng)過(guò)優(yōu)化，可精飛猛進(jìn)為氣動(dòng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了條件，氣動(dòng)技術(shù)與術(shù)和電一氣比例/伺服控制技術(shù)。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2003
【分類號(hào)】：TH138

【引證文獻(xiàn)】

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1 劉e

本文編號(hào)：2679866