【摘要】：目前氣動技術廣泛應用于國民經(jīng)濟各部門,人們對氣動位置和速度伺服控制系統(tǒng)研究得較多,但是關于壓力伺服控制的研究卻不多見�？紤]到某些半實物仿真系統(tǒng)中需要,即要求產(chǎn)生高精度高響應氣體壓力信號,本文針對氣動壓力伺服控制系統(tǒng)的特點,在理論上研究了系統(tǒng)的性能和相應的控制策略,最后通過實驗,實現(xiàn)了氣體壓力的高精度高響應伺服控制。 首先,闡述氣體壓力源的工作原理,建立其非線性數(shù)學模型,并通過仿真技術研究了系統(tǒng)性能,討論了氣源壓力、氣源溫度以及密閉容腔容積大小等系統(tǒng)參數(shù)對系統(tǒng)特性的影響。 其次,對氣體壓力源的控制策略進行了研究。由于系統(tǒng)具有嚴重的非線性和弱阻尼的特性,采用經(jīng)典控制方法(如PID控制)雖然在某些情況下可以獲得較好的控制效果,但其具有難以適應系統(tǒng)參數(shù)的變化、控制參數(shù)整定困難的缺點。Fuzzy-PID復合控制不需要系統(tǒng)精確的數(shù)學模型,對系統(tǒng)參數(shù)變化的適應能力強,適合于壓力伺服控制系統(tǒng)。本文設計出Fuzzy-PID復合控制器,并進行仿真研究,結果表明該控制系統(tǒng)具有良好的動靜態(tài)特性。 最后,建立了壓力伺服控制實驗系統(tǒng),在實驗中采用流量伺服閥作為電-氣轉(zhuǎn)換元件構成壓力閉環(huán)控制系統(tǒng),并編制出相應的計算機控制軟件和人機交互界面。實驗結果表明,本文建立的數(shù)學模型合理、理論特性分析正確,所采用的控制策略有效,控制系統(tǒng)具有良好的魯棒性、較高的響應特性和控制精度。系統(tǒng)跟蹤階躍信號時,響應曲線的超調(diào)量不超過2%,壓力控制誤差不超過1kPa。 本文的工作為進一步研究高精度氣體壓力源打下了良好的基礎。
【圖文】：

圖 2.1 壓力伺服控制系統(tǒng)原理圖由圖 2.1 可知該壓力伺服控制系統(tǒng)主要由計算機、數(shù)據(jù)采集卡、伺服閥、密閉、壓力傳感器以及氣源裝置等部分組成。計算機是該伺服系統(tǒng)的核心，它實現(xiàn)控的功能——根據(jù)密閉容腔中氣體實際壓力值與設定壓力值的偏差，，按照一定的控律計算出控制量；伺服閥為電－氣轉(zhuǎn)換元件，它將計算機輸出的電信號控制量轉(zhuǎn)閥芯相應的位移，實現(xiàn)對密閉容腔的充放氣，從而使密閉容腔中的壓力達到設定力傳感器為本控制系統(tǒng)的檢測元件，把密閉容腔中氣體壓力值轉(zhuǎn)換成電信號并反計算機中；數(shù)據(jù)采集卡實現(xiàn)計算機中的數(shù)字信號與外界模擬信號的相互轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)的工作原理如下：假設系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，如果設定的氣體壓力值高于密腔中氣體的壓力值，控制器（由計算機實現(xiàn)）根據(jù)壓力誤差計算出控制量，該控號為正并輸出給伺服閥，使閥芯向正方向運動。結果氣源向密閉容腔充氣，其壓大，同時壓力傳感器測得的壓力反饋信號也增大，導致誤差減小并最終趨于零；，當設定氣體壓力值小于容腔中氣體的壓力值，控制器計算出控制信號為負并輸

圖 2.2 普遍形式開口系統(tǒng)2-2 截面間的工質(zhì)作為系統(tǒng)，某瞬時 t 到 t+δt 時間內(nèi)系統(tǒng)表示為[19]：siδ Q = δmh++gz δmh++gz)+δW+δE2v)(2v(1212112222、2δ m流入系統(tǒng)和流出系統(tǒng)工質(zhì)的質(zhì)量，Kg;2h 流入系統(tǒng)和流出系統(tǒng)工質(zhì)的比焓，J/Kg;2v21、2v222δ m流入系統(tǒng)和流出系統(tǒng)工質(zhì)所具有的動能，J;1gz、22δ mgz流入系統(tǒng)和流出系統(tǒng)工質(zhì)所具有的位能，J;外界傳入系統(tǒng)的微元熱量，J;系統(tǒng)對外輸出的微元軸功，J;
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2004
【分類號】：TH138

【引證文獻】

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本文編號：2711613