作動筒性能測試裝置——?dú)鈩颖壤恢每刂葡到y(tǒng)的研究.pdf

1、氣動系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、性價(jià)比高、工作可靠、無污染等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)自動化領(lǐng)域。但由于氣動定位技術(shù)發(fā)展緩慢，氣動位置控制系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域的推廣與應(yīng)用受到了一定程度的限制。傳統(tǒng)的點(diǎn)位控制氣動系統(tǒng)只能在兩個(gè)機(jī)械調(diào)定位置實(shí)現(xiàn)定位，并且其運(yùn)動只能靠單向節(jié)流閥單一調(diào)定，控制精度和工作性能難以達(dá)到理想的效果。氣動比例技術(shù)突破了傳統(tǒng)的氣動定位方法，使氣動位置控制從邏輯控制領(lǐng)域擴(kuò)展到比例/伺服控制領(lǐng)域。以比例控制閥為核心組成的氣動比例控制系統(tǒng)，能夠

2、非常方便地實(shí)現(xiàn)氣缸壓力、流量連續(xù)變化的高精度控制，多點(diǎn)的無級調(diào)速以及任意點(diǎn)的精確定位。但由于氣動比例位置控制系統(tǒng)固有的一些缺點(diǎn)，如閥的非線性、氣體的可壓縮性以及氣缸摩擦力特性等等，它本質(zhì)上是一個(gè)非線性系統(tǒng)，這就在很大程度上增加了系統(tǒng)的控制難度，常規(guī)控制系統(tǒng)的性能和精度很難滿足自動化設(shè)備柔性生產(chǎn)的要求。
　　 作動筒性能測試裝置中空氣負(fù)載模擬機(jī)構(gòu)若采用傳統(tǒng)的點(diǎn)位控制氣動系統(tǒng)，會導(dǎo)致初始容腔的調(diào)整過程過于繁瑣，而且定位精度也會受到影

3、響。本課題采用以比例方向閥為核心組成的氣動比例位置控制系統(tǒng)，獲得了良好的定位精度，實(shí)現(xiàn)了測試裝置中空氣負(fù)載模擬機(jī)構(gòu)初始容腔的快速精確調(diào)整。
　　 本文針對氣動比例位置控制系統(tǒng)的非線性特征，推導(dǎo)出系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并對系統(tǒng)控制策略進(jìn)行了研究。
　　 首先，文中綜述了氣動比例系統(tǒng)的特點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀，針對作動筒性能測試實(shí)驗(yàn)的要求設(shè)計(jì)了空氣負(fù)載模擬機(jī)構(gòu)的氣動比例位置控制系統(tǒng)，在深入分析控制系統(tǒng)的工作性能及特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用氣體動力學(xué)

4、、熱力學(xué)定律以及牛頓第二定理，通過一些合理而必要的假設(shè)和線性化，推導(dǎo)出被控對象的數(shù)學(xué)模型。
　　 其次，探討了氣動比例位置控制領(lǐng)域中控制策略的研究與應(yīng)用，根據(jù)氣動比例系統(tǒng)的非線性特征，研究了模糊PID控制器。將模糊控制和PID控制兩者結(jié)合起來，應(yīng)用模糊推理算法，根據(jù)輸入誤差量、誤差變化量實(shí)現(xiàn)PID控制器參數(shù)的在線自整定，使系統(tǒng)動態(tài)過程中各階段的PID參數(shù)處于最佳狀態(tài)，最終獲得理想的控制效果。
　　 最后，應(yīng)用MATLAB