高精密氣動(dòng)波紋管驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)建模與仿真.pdf

1、自動(dòng)化技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中運(yùn)用越來越多，對(duì)設(shè)備性能要求也越來越高，傳統(tǒng)的氣動(dòng)系統(tǒng)具有低剛度和強(qiáng)非線性，使得控制性能和效果已經(jīng)無法滿足控制要求。隨著新型電氣伺服控制元件及氣動(dòng)元件的出現(xiàn)以及現(xiàn)代控制理論和智能控制理論的不斷完善和發(fā)展，采用電氣伺服控制的氣動(dòng)伺服系統(tǒng)出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了氣動(dòng)系統(tǒng)輸出量的高速連續(xù)控制和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的精確定位。
　　常見的氣動(dòng)伺服控制系統(tǒng)中，多數(shù)采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)、滾珠絲杠以及齒輪傳動(dòng)等具有中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)電機(jī)或采用直線電機(jī)直接

2、驅(qū)動(dòng)的方式作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，存在著滯后、有限響應(yīng)、金屬離子干擾等問題，使得控制精度受到限制，因此人們開始對(duì)新的驅(qū)動(dòng)方式和機(jī)構(gòu)形式進(jìn)行研究，來設(shè)計(jì)高速高精度高行程的定位系統(tǒng)。近年來，有人提出使用波紋管作為驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器來設(shè)計(jì)高精度的伺服定位系統(tǒng)并對(duì)此展開研究。
　　本文采用金屬波紋管作為單一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)了一種金屬波紋管驅(qū)動(dòng)的氣動(dòng)伺服系統(tǒng)，并對(duì)其機(jī)械結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，使用空氣壓縮機(jī)作為氣源，電氣比例閥控制氣體流量，光柵尺進(jìn)行位置測(cè)量反

3、饋，單片機(jī)做控制器，使用LabVIEW軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)。結(jié)合相關(guān)研究成果，通過較為詳細(xì)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，有針對(duì)地建立了波紋管驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)伺服控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型，并利用Matlab中的Simulink軟件對(duì)建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證了所建模型的正確性。采用傳統(tǒng)的PID控制算法對(duì)波紋管式氣動(dòng)伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制，使用Simulink進(jìn)行仿真，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較分析，取得了一定控制效果。
　　因本文氣動(dòng)伺服系統(tǒng)中波紋管驅(qū)動(dòng)器內(nèi)氣體及氣動(dòng)