【摘要】：氣動技術(shù)具有一系列顯著優(yōu)點,在工業(yè)生產(chǎn)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用,己成為自動化不可缺少的重要手段。進入90 年代后,氣動技術(shù)更突破傳統(tǒng)死區(qū),經(jīng)歷著飛躍性進展。氣動伺服技術(shù)作為本學(xué)科的前沿研究領(lǐng)域,備受人們的重視。氣動伺服定位技術(shù)已能使氣缸在高速運動下實現(xiàn)任意點高精度定位,突破傳統(tǒng)的氣動定位方法�；诂F(xiàn)代工業(yè)在物流自動化上的需要,本文研發(fā)了一種新型的氣動伺服輸送機。 氣缸的特性和閥的特性是影響氣動位置控制系統(tǒng)的主要因素。本文首先對氣缸的動、靜態(tài)特性進行了理論分析,通過實驗來建立氣缸的動力學(xué)、比例方向控制閥流量特性近似的數(shù)學(xué)模型,對氣動輸送機位置控制系統(tǒng)建立了非線性數(shù)學(xué)模型,并通過計算機仿真技術(shù)對系統(tǒng)特性進行研究,討論了系統(tǒng)參數(shù)對系統(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,對氣動比例方向控制系統(tǒng)進行了相應(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,不適合于控制對象參數(shù)變化、非線性程度大等場合。本文提出一個新的控制算法,即零—極點配置的自校正自適應(yīng)控制算法,結(jié)合PID 進行調(diào)整,加之現(xiàn)場整合,結(jié)果表明:同單獨運用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)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型,為全文進一步分析與討論提供了基礎(chǔ)與依據(jù)。對氣動比例閥的特性進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。針對閥控缸建立數(shù)學(xué)模型,以工控機為平臺利用MCGS 組態(tài)軟件編寫控制面板,A/D、D/A 采集卡對數(shù)據(jù)采集,傳感器檢測氣缸活塞的實時位置,從而利用氣動伺服定位系統(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)氣動伺服定位系統(tǒng)的閉環(huán)零—極點配置原理求出最佳狀態(tài)反饋增益。利用MATLAB 對系統(tǒng)的仿真,理論上達到了預(yù)期的效果,通過試驗研究,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 型氣動伺服閥，也稱為方向伺服控制閥。主閥是一個三位五通滑閥，動鐵式雙向電磁鐵與滑芯(滑柱)固定�；镜奈灰平�(jīng)集成在閥類的位移傳感器轉(zhuǎn)換為電信號fU 輸入控制放大器�？刂品糯笃鞯闹饕饔檬牵�1) 將位移傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換為電信號；輸出柱塞位移閥執(zhí)行信號閥控制器 放大器 閥執(zhí)行機構(gòu)柱塞位移測量器控制器輸出電壓

閥芯處于力平衡位置。此時，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eU 成正比。若給定型號eU <o，經(jīng)上述相類似的調(diào)節(jié)過程，使閥芯左移某個距離而達到平衡狀態(tài)。閥芯右移時，，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，1與 2 相通，4 口與排氣口 5 相通.空氣流過的輸出節(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)越的動態(tài)特性，閥的動態(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現(xiàn)，電磁鐵不受彈簧力負載，因此其功耗小，使整套電控部分能集成在閥上，使用時不再需要外加的放大器。同時由于閥芯與閥套之間的摩擦力和氣體流動力均處在閥的控制單元的大閉環(huán)內(nèi)，因此對閥的控制性能幾乎不產(chǎn)生影響。圖 2.5 所示為 MPYE-5-1/4 氣動伺服閥的流量特性曲線。表 2.1 為 MPYE-5-1/4氣動伺服閥的靜態(tài)和動態(tài)特性[ ]4。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號】：TH138

【引證文獻】

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

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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;一種自動計量與連續(xù)充填包裝機械手的研究[D];北京建筑工程學(xué)院;2007年

5 尹華鑫;汽車變速換檔機構(gòu)的虛擬測試系統(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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本文編號：2710260