發(fā)布時間：2021-06-27 18:49

　　有桿氣缸伺服系統(tǒng)是各行各業(yè)應(yīng)用氣動技術(shù)的最基礎(chǔ)系統(tǒng),其系統(tǒng)中存在的變負載、摩擦力、模型參數(shù)不精確等非線性擾動以及流量比例閥輸入飽和、控制死區(qū)實際問題嚴重影響氣動系統(tǒng)的跟蹤控制性能。所以本課題以有桿氣缸伺服系統(tǒng)為研究對象針對以上問題提出有效控制策略,以提高系統(tǒng)跟蹤性能和控制精度。首先,說明了研究課題的背景與意義,以及當下有桿氣缸伺服系統(tǒng)軌跡跟蹤控制研究現(xiàn)狀。介紹有桿氣缸伺服系統(tǒng)平臺結(jié)構(gòu)組成、工作原理及控制難點,并且對本文的研究思路進行了系統(tǒng)地闡述。其次,為解決有桿氣缸伺服系統(tǒng)中的摩擦力、變負載問題,將超螺旋算法應(yīng)用于擴張狀態(tài)觀測器設(shè)計過程中,設(shè)計出的超螺旋擴張狀態(tài)觀測器可以實現(xiàn)在有限時間內(nèi)對摩擦力、變負載帶來的未知非線性擾動準確估計,而且基于冪積分技術(shù)構(gòu)造出一種有限時間控制器成功改善了有桿氣缸伺服系統(tǒng)的跟蹤控制性能。再次,為解決摩擦力模型測量參數(shù)不準確與流量比例閥輸入飽和問題,設(shè)計出一種時變增益擴張狀態(tài)觀測器對摩擦力模型測量參數(shù)不準確帶來的非線性擾動進行有效估計,基于控制量誤差與跟蹤誤差構(gòu)造輔助動態(tài)系統(tǒng),將輔助動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)用于抗飽和控制器設(shè)計中以解決了輸入飽和問題,通過跟蹤測試實驗,結(jié)果... 

【文章來源】：燕山大學河北省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

氣動技術(shù)

燕山大學工學碩士學位論文-2-(e)機器人(f)助力設(shè)備圖1-1氣動技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用隨著工業(yè)4.0的到來，以前應(yīng)用最廣的開環(huán)控制逐漸被伺服控制替代，而且要求的是更好更快，因此，氣動技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛，并結(jié)合多學科技術(shù)知識開始拓展應(yīng)用[11,12]。知名氣動設(shè)備制造商SMC公司提出“輕量化、小型化、無線化、節(jié)能化”的設(shè)計理念，即氣動控制元件要設(shè)計的更加輕便靈巧，實現(xiàn)伺服控制信號的無線化傳輸，設(shè)備功耗低，要符合綠色節(jié)能的社會發(fā)展理念[13,14]，如圖1-2為SMC生產(chǎn)的一些相關(guān)產(chǎn)品。中國臺灣知名氣動設(shè)備制造商亞德客公司致力于創(chuàng)新發(fā)展，對氣動設(shè)備設(shè)計改造更利于生產(chǎn)使用，而且產(chǎn)本價格低廉質(zhì)量好，深為廣大使用商肯定，推動了氣動技術(shù)向優(yōu)質(zhì)便利方向發(fā)展[15,16]�，F(xiàn)在,亞德客產(chǎn)品已在全球占有重要銷售份額，如圖1-3為亞德客公司生產(chǎn)的相關(guān)產(chǎn)品。德國Festo氣動公司更專注于氣動設(shè)備的創(chuàng)新研發(fā)，尤其是在仿生領(lǐng)域取得眾多成果[17,18]。如圖1-4(a)為Festo公司自主研制的仿生氣動機械手，通體采用氣動驅(qū)動具有很好的柔順性，能充分發(fā)揮出氣動柔軟的優(yōu)勢；圖1-3(b)為Festo公司研發(fā)的柔性機械臂，該機械臂由三個獨立高自由度氣動關(guān)節(jié)組成，可帶動手爪到達指定位置；圖1-3(c)為Festo公司研制的輔助型氣動手臂，該手臂主要起協(xié)助功能，協(xié)助工作人員進行抓取安裝工作。除此以外，還有眾多專注氣動設(shè)備研發(fā)公司，以氣動驅(qū)動為基礎(chǔ)推動著氣動技術(shù)的快速發(fā)展。(a)小型移動臺(b)微型傳感器(c)節(jié)能氣缸圖1-2SMC產(chǎn)品

第1章緒論--3(a)無桿氣缸(b)氣動手抓(c)滑臺氣缸圖1-3亞德客產(chǎn)品(a)氣動機械手(b)柔性機械臂(c)氣動協(xié)助型手臂圖1-4Festo產(chǎn)品近年來，我國氣動技術(shù)水平不斷提高，在諸多領(lǐng)域頻繁開花，中國制造已經(jīng)遍布全球[19]，極大的提高了我國國際影響力。但通過市場調(diào)研觀察會發(fā)現(xiàn)我國的技術(shù)主要針對中低端產(chǎn)品，對于高精端產(chǎn)品的研發(fā)卻很少。這主要因為高精端產(chǎn)品對伺服控制精度要求越來越高例如芯片加工，而且高端產(chǎn)品也更傾向于柔性生產(chǎn)、柔性制造。這就要求氣動技術(shù)要向高精度控制與柔性控制方向發(fā)展。本課題研究內(nèi)容主要針對有桿氣缸伺服系統(tǒng)中的摩擦力、變負載、參數(shù)不準確、輸入飽和與控制死區(qū)等問題提出有效的控制策略，以提高氣動系統(tǒng)的控制跟蹤性能。本課題研究具有多重應(yīng)用意義：一，高精度高速度控制可以為高精密儀器的制造提供技術(shù)基礎(chǔ)；二，有桿氣缸軌跡跟蹤控制可以提高柔性生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，擴展柔性制造的應(yīng)用范圍；三，氣動伺服系統(tǒng)的深入研究將進一步幫助氣動技術(shù)開辟新的應(yīng)用領(lǐng)域，如氣動軟體機器人，四，氣動伺服技術(shù)的研究將促進其與網(wǎng)絡(luò)化智能化相結(jié)合，推動中國智能制造的發(fā)展。所以，本課題氣動伺服系統(tǒng)跟蹤控制策略研究具有重要意義。1.2課題研究現(xiàn)狀1.2.1自抗擾控制技術(shù)簡介自抗擾控制技術(shù)是20世紀80年代中國控制專家韓京清老先生提出的，該控制

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]廣義預(yù)測在氣動位置伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D]. 韓曉麗.太原科技大學 2008



本文編號：3253405