本文關(guān)鍵詞：低摩擦快速平衡卸荷模糊控制精密伺服系統(tǒng)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在超精密加工領(lǐng)域,垂直運(yùn)動(dòng)組件比較重,雖然可被現(xiàn)有平衡裝置進(jìn)行重力平衡,但是在被平衡之后,運(yùn)動(dòng)阻力仍然較大,還是會(huì)引起驅(qū)動(dòng)電機(jī)的過(guò)流效應(yīng),進(jìn)而影響到機(jī)床的穩(wěn)定性和定位精度。因此,在機(jī)床的設(shè)計(jì)中如何平衡掉垂直運(yùn)動(dòng)組件的重力,以此減少被平衡之后的驅(qū)動(dòng)力,進(jìn)而滿足其速度和加速度要求,并提高其定位精度,這對(duì)于保障機(jī)床穩(wěn)定性及精度的保持都有很大的意義。本文以超精密機(jī)床垂直運(yùn)動(dòng)部件的重力平衡系統(tǒng)為研究對(duì)象,主要對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究：1.根據(jù)超精密機(jī)床的工作特性等因素,選擇利用氣壓傳動(dòng)來(lái)構(gòu)建垂直運(yùn)動(dòng)部件的重力平衡系統(tǒng)。用一個(gè)簡(jiǎn)單的氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛠?lái)模擬氣動(dòng)平衡系統(tǒng)在超精密機(jī)床上的使用,提出了無(wú)摩擦氣缸和密封氣腔實(shí)時(shí)精密恒壓控制兩大關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)。2.根據(jù)氣動(dòng)平衡系統(tǒng)所涉及到的相關(guān)氣動(dòng)技術(shù),對(duì)低摩擦氣缸、氣動(dòng)比例伺服閥、壓力伺服控制系統(tǒng)和控制策略這四個(gè)方面進(jìn)行了比較分析。3.通過(guò)研究低摩擦氣缸的發(fā)展,結(jié)合氣體潤(rùn)滑理論,并依據(jù)氣缸的基本結(jié)構(gòu),提出了一種全方位、全工況氣體懸浮支撐的無(wú)摩擦快速響應(yīng)平衡裝置。該裝置利用柔性環(huán)節(jié),結(jié)合錐面、球面墊圈對(duì)試件進(jìn)行重力平衡,更賦予了其獨(dú)一無(wú)二的偏心自動(dòng)調(diào)節(jié)能力。并對(duì)該裝置進(jìn)行了理論參數(shù)設(shè)計(jì)分析,為之后的結(jié)構(gòu)仿真參數(shù)優(yōu)化奠定理論基礎(chǔ)。4.通過(guò)研究氣動(dòng)伺服控制理論,提出用智能模糊PID算法對(duì)無(wú)摩擦快速響應(yīng)平衡裝置的密封氣腔進(jìn)行實(shí)時(shí)精密恒壓控制。為減少研發(fā)周期和成本,本課題選取了基于智能模糊PID控制器工作的精密比例伺服閥。5.根據(jù)氣壓傳動(dòng)的基本理論和電氣比例閥優(yōu)秀的工作特性,結(jié)合無(wú)摩擦快速響應(yīng)平衡裝置的工作需求,研究提出了一種精密氣壓平衡卸荷伺服氣動(dòng)系統(tǒng),并從理論上分析了該氣動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)越的工作性能。6.研究智能模糊PID控制器的工作原理和設(shè)計(jì)方法,通過(guò)對(duì)氣動(dòng)回路的工作機(jī)制進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),以檢驗(yàn)智能模糊PID控制相對(duì)于PID控制的優(yōu)越性,從側(cè)面證明了該氣動(dòng)平衡系統(tǒng)對(duì)氣缸氣腔進(jìn)行實(shí)時(shí)精密恒壓控制出色的工作特性。7.對(duì)無(wú)摩擦快速響應(yīng)平衡裝置的基本參數(shù)進(jìn)行測(cè)量校對(duì),驗(yàn)證了其加工裝配的正確性。搭建氣動(dòng)平衡系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并用拉力傳感器、壓力傳感器對(duì)無(wú)摩擦快速響應(yīng)平衡裝置的摩擦力及低摩擦快速平衡卸荷模糊控制精密伺服系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間、抗干擾能力、工作平穩(wěn)性以及被平衡之后試件的移動(dòng)阻力等特性參數(shù)進(jìn)行了測(cè)定。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行研究分析,驗(yàn)證了所提出來(lái)的低摩擦快速平衡卸荷模糊控制精密伺服系統(tǒng)能充分發(fā)揮智能模糊PID算法優(yōu)異的工作特性,能很好的完成超精密機(jī)床垂直運(yùn)動(dòng)組件的配重任務(wù)。
【關(guān)鍵詞】：智能模糊PID 精密伺服 無(wú)摩擦氣缸 平衡卸荷系統(tǒng) 系統(tǒng)仿真
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG502;TP273.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-28
• 1.1 課題來(lái)源14
• 1.2 研究的背景及意義14
• 1.3 垂直運(yùn)動(dòng)部件重力平衡方法的研究14-19
• 1.3.1 機(jī)床平衡方法的選擇14-17
• 1.3.2 氣動(dòng)平衡系統(tǒng)的原理及其關(guān)鍵技術(shù)17-19
• 1.4 氣動(dòng)相關(guān)技術(shù)的研究19-26
• 1.4.1 低摩擦氣缸的研究進(jìn)展19-22
• 1.4.2 電氣比例閥的研究22-24
• 1.4.3 壓力伺服控制系統(tǒng)的研究24-25
• 1.4.4 氣動(dòng)伺服控制策略的研究25-26
• 1.5 論文主要研究?jī)?nèi)容26-27
• 1.6 本章小結(jié)27-28
• 第二章 無(wú)摩擦快速響應(yīng)平衡裝置的設(shè)計(jì)研究28-54
• 2.1 設(shè)計(jì)理論28
• 2.2 結(jié)構(gòu)模型的提出及工作機(jī)制的研究28-35
• 2.2.1 結(jié)構(gòu)模型的提出28-33
• 2.2.2 工作機(jī)制的介紹33-35
• 2.3 氣體間隙流動(dòng)數(shù)學(xué)模型35-42
• 2.3.1 周向展開(kāi)35-36
• 2.3.2 假設(shè)條件36
• 2.3.3 間隙流動(dòng)的非線性模型36-40
• 2.3.4 氣體泄漏流量和壓力的分布計(jì)算40
• 2.3.5 徑向承載能力計(jì)算40-42
• 2.3.6 活塞的力平衡方程42
• 2.4 設(shè)計(jì)過(guò)程研究42-53
• 2.4.1 技術(shù)指標(biāo)的確定42-43
• 2.4.2 氣懸浮支撐部分設(shè)計(jì)研究43-53
• 2.4.3 氣缸材料的確定53
• 2.5 本章小結(jié)53-54
• 第三章 精密氣壓平衡卸荷伺服氣動(dòng)系統(tǒng)的理論研究54-62
• 3.1 高精度比例伺服閥選擇的必要性54
• 3.2 電氣比例伺服閥的選擇54-58
• 3.2.1 基本特點(diǎn)55
• 3.2.2 型號(hào)的確定及控制方式的介紹55
• 3.2.3 控制機(jī)理及相關(guān)技術(shù)參數(shù)55-58
• 3.3 氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)研究58-60
• 3.3.1 氣動(dòng)回路的提出58-59
• 3.3.2 各元器件的作用59-60
• 3.3.3 工作機(jī)制的介紹60
• 3.4 本章小結(jié)60-62
• 第四章 氣動(dòng)平衡系統(tǒng)的智能模糊PID控制研究62-76
• 4.1 氣動(dòng)回路的控制策略62
• 4.2 PID控制基本理論62-64
• 4.2.1 模糊控制的基本理論63
• 4.2.2 模糊控制的組成63-64
• 4.2.3 模糊PID控制原理64
• 4.3 模糊PID控制的策略研究64-70
• 4.3.1 模糊控制規(guī)則的設(shè)計(jì)64-66
• 4.3.2 建立模糊PID控制規(guī)則66-68
• 4.3.3 模糊推理68
• 4.3.4 解模糊68-70
• 4.4 控制系統(tǒng)的仿真70-75
• 4.4.1 PID控制仿真模型71
• 4.4.2 模糊PID控制仿真模型71
• 4.4.3 模糊控制器的設(shè)計(jì)71-73
• 4.4.4 仿真結(jié)果分析73-75
• 4.5 本章小結(jié)75-76
• 第五章 氣動(dòng)平衡系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究76-100
• 5.1 氣源的選用76-77
• 5.2 無(wú)摩擦快速響應(yīng)平衡裝置的參數(shù)校對(duì)77-82
• 5.2.1 氣浮支撐機(jī)制的初步校驗(yàn)77-78
• 5.2.2 氣膜厚度的測(cè)量78-79
• 5.2.3 節(jié)流器出氣孔的壓力測(cè)量79-81
• 5.2.4 氣懸浮機(jī)制耗氣量的測(cè)定81-82
• 5.3 平臺(tái)搭建與實(shí)驗(yàn)研究82-97
• 5.3.1 概念設(shè)計(jì)與測(cè)量方案83-89
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)研究89-97
• 5.4 本章小結(jié)97-100
• 總結(jié)與展望100-102
• 總結(jié)100
• 展望100-102
• 參考文獻(xiàn)102-108
• 攻讀學(xué)位期間取得的成果108-110
• 致謝110

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張遠(yuǎn)深;米曉明;於又玲;尚世卓;苗鵬軍;周慧珍;;降低氣缸摩擦力的結(jié)構(gòu)改進(jìn)[J];蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào);2014年02期

2 賈瑞斌;;新型低摩擦氣缸的特性及其應(yīng)用[J];裝備制造技術(shù);2012年08期

3 路波;陶國(guó)良;劉昊;鐘偉;;零重力模擬氣動(dòng)懸掛系統(tǒng)的建模及恒壓控制[J];浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2010年02期

4 彭云平;李莉敏;朱寧峰;;立式機(jī)床垂直運(yùn)動(dòng)部件重力平衡創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2009年03期

5 鐘敏玲;;一種基于神經(jīng)元的PID改進(jìn)算法[J];哈爾濱師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào);2008年05期

6 路波;陶國(guó)良;劉昊;向忠;;氣懸浮無(wú)摩擦氣缸的結(jié)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];中國(guó)機(jī)械工程;2008年14期

7 張忠祥;劉志珍;;高速開(kāi)關(guān)電磁閥的模型分析及控制方法研究[J];電氣應(yīng)用;2007年11期

8 高平波;魏燕定;;一種基于壓電堆驅(qū)動(dòng)器的噴嘴擋板式氣體控制閥的研究[J];機(jī)床與液壓;2007年03期

9 蔚東曉;賈霞彥;;模糊控制的現(xiàn)狀與發(fā)展[J];自動(dòng)化與儀器儀表;2006年06期

10 賀大興;盛伯浩;;超精密加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J];新技術(shù)新工藝;2006年05期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 肖承豐;基于超聲減摩原理的新型低摩擦氣缸研制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

2 馮興令;高速精密氣浮氣動(dòng)主軸的設(shè)計(jì)與研究[D];湖南大學(xué);2012年

3 趙江輝;比例閥用比例電磁鐵控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D];太原理工大學(xué);2011年

4 張連明;基于模糊PID控制的電—?dú)獗壤y控制系統(tǒng)的研究[D];山東大學(xué);2011年

5 施燕博;金屬密封氣缸摩擦特性及位置控制技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2009年

6 許毅;氣浮主軸動(dòng)靜壓特性分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[D];天津大學(xué);2005年

  本文關(guān)鍵詞：低摩擦快速平衡卸荷模糊控制精密伺服系統(tǒng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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