【摘要】：氣動(dòng)技術(shù)具有一系列顯著優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)生產(chǎn)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,己成為自動(dòng)化不可缺少的重要手段。進(jìn)入90 年代后,氣動(dòng)技術(shù)更突破傳統(tǒng)死區(qū),經(jīng)歷著飛躍性進(jìn)展。氣動(dòng)伺服技術(shù)作為本學(xué)科的前沿研究領(lǐng)域,備受人們的重視。氣動(dòng)伺服定位技術(shù)已能使氣缸在高速運(yùn)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)任意點(diǎn)高精度定位,突破傳統(tǒng)的氣動(dòng)定位方法�；诂F(xiàn)代工業(yè)在物流自動(dòng)化上的需要,本文研發(fā)了一種新型的氣動(dòng)伺服輸送機(jī)。 氣缸的特性和閥的特性是影響氣動(dòng)位置控制系統(tǒng)的主要因素。本文首先對(duì)氣缸的動(dòng)、靜態(tài)特性進(jìn)行了理論分析,通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)建立氣缸的動(dòng)力學(xué)、比例方向控制閥流量特性近似的數(shù)學(xué)模型,對(duì)氣動(dòng)輸送機(jī)位置控制系統(tǒng)建立了非線性數(shù)學(xué)模型,并通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)系統(tǒng)特性進(jìn)行研究,討論了系統(tǒng)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響,得出系統(tǒng)開環(huán)頻率響應(yīng)特性。在此基礎(chǔ)上,對(duì)氣動(dòng)比例方向控制系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)的控制策略研究。由于系統(tǒng)具有嚴(yán)重非線性,僅僅采用經(jīng)典控制方法(如PID控制)很難獲得良好的控制效果,不適合于控制對(duì)象參數(shù)變化、非線性程度大等場(chǎng)合。本文提出一個(gè)新的控制算法,即零—極點(diǎn)配置的自校正自適應(yīng)控制算法,結(jié)合PID 進(jìn)行調(diào)整,加之現(xiàn)場(chǎng)整合,結(jié)果表明:同單獨(dú)運(yùn)用PID 控制相比,本文所提出的控制策略能明顯改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。 全文給予氣體的熱力學(xué)分析利用熱力學(xué)建立了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型,為全文進(jìn)一步分析與討論提供了基礎(chǔ)與依據(jù)。對(duì)氣動(dòng)比例閥的特性進(jìn)行了較為深入的研究,為伺服控制系統(tǒng)的高精度的定位控制提供了理論基礎(chǔ),改善系統(tǒng)性能提供了指針。針對(duì)閥控缸建立數(shù)學(xué)模型,以工控機(jī)為平臺(tái)利用MCGS 組態(tài)軟件編寫控制面板,A/D、D/A 采集卡對(duì)數(shù)據(jù)采集,傳感器檢測(cè)氣缸活塞的實(shí)時(shí)位置,從而利用氣動(dòng)伺服定位系統(tǒng)的PID 增益算法,調(diào)節(jié)不同的比例、積分、微分系數(shù),利用vc++編寫自適應(yīng)控制程序,根據(jù)氣動(dòng)伺服定位系統(tǒng)的閉環(huán)零—極點(diǎn)配置原理求出最佳狀態(tài)反饋增益。利用MATLAB 對(duì)系統(tǒng)的仿真,理論上達(dá)到了預(yù)期的效果,通過(guò)試驗(yàn)研究,獲得良好的控制效果,證明理論模型正確、控制方法可行。
【圖文】：

圖 2.3 伺服閥控制系統(tǒng)Fig. 2.3 Close-loop control system with servo valve圖 2.4 所示是帶電反饋的 MPYE 型氣動(dòng)伺服閥，也稱為方向伺服控制閥。主閥是一個(gè)三位五通滑閥，動(dòng)鐵式雙向電磁鐵與滑芯(滑柱)固定。滑芯的位移經(jīng)集成在閥類的位移傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)fU 輸入控制放大器。控制放大器的主要作用是：1) 將位移傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；輸出柱塞位移閥執(zhí)行信號(hào)閥控制器 放大器 閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)柱塞位移測(cè)量器控制器輸出電壓

閥芯處于力平衡位置。此時(shí)，eU =fU = kxf式中，fk 為位移傳感器增益。上式表明閥芯位移 x 與輸入信號(hào)eU 成正比。若給定型號(hào)eU <o，經(jīng)上述相類似的調(diào)節(jié)過(guò)程，使閥芯左移某個(gè)距離而達(dá)到平衡狀態(tài)。閥芯右移時(shí)，，氣源口 1 與輸出口 4 相通，2 口與排氣口 3 相通;閥芯左移時(shí)，1與 2 相通，4 口與排氣口 5 相通.空氣流過(guò)的輸出節(jié)流口的開口量隨閥芯的位移增大而增大。上述工作原理說(shuō)明，帶電位移反饋的伺服閥節(jié)流口開口量及氣流方向受輸出電壓eU 的線性控制。這種閥采用的雙向電磁鐵具有優(yōu)越的動(dòng)態(tài)特性，閥的動(dòng)態(tài)響應(yīng)頻率極高。由于閥芯的復(fù)位靠雙向電磁鐵的磁路實(shí)現(xiàn)，電磁鐵不受彈簧力負(fù)載，因此其功耗小，使整套電控部分能集成在閥上，使用時(shí)不再需要外加的放大器。同時(shí)由于閥芯與閥套之間的摩擦力和氣體流動(dòng)力均處在閥的控制單元的大閉環(huán)內(nèi)，因此對(duì)閥的控制性能幾乎不產(chǎn)生影響。圖 2.5 所示為 MPYE-5-1/4 氣動(dòng)伺服閥的流量特性曲線。表 2.1 為 MPYE-5-1/4氣動(dòng)伺服閥的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性[ ]4。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號(hào)】：TH138

【引證文獻(xiàn)】

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1 宋仁銀;柴棟棟;王吉順;;氣動(dòng)位置多變量DSP控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J];四川兵工學(xué)報(bào);2012年08期

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2 安影;數(shù)控?fù)p傷檢測(cè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

3 郭世軍;直線氣缸的位置控制研究[D];蘭州理工大學(xué);2007年

4 李磊;一種自動(dòng)計(jì)量與連續(xù)充填包裝機(jī)械手的研究[D];北京建筑工程學(xué)院;2007年

5 尹華鑫;汽車變速換檔機(jī)構(gòu)的虛擬測(cè)試系統(tǒng)開發(fā)[D];重慶交通大學(xué);2008年

6 張文濤;基于磁流變阻尼器的直線氣缸位置控制研究[D];蘭州理工大學(xué);2008年

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8 何義方;基于MATLAB/SIMULINK的氣動(dòng)定位系統(tǒng)仿真平臺(tái)研究[D];杭州電子科技大學(xué);2012年

9 蔡兆暉;基于FPGA的氣動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的研究和實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱理工大學(xué);2012年

10 萬(wàn)明亮;基于ARM的氣動(dòng)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D];江西理工大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2710260