基于大脑情感学习的气动系统压力控制研究

发布时间：2020-07-12 22:48

【摘要】：气动系统的输出力由气体压力产生,其本质是压力控制。由于气体的可压缩性、气体泄露以及系统摩擦力等因素影响,使气动系统成为复杂的非线性系统,传统控制方法对其控制效果不理想。因此,实现非线性气动系统的快速响应和稳态跟踪的恒压控制成为了研究重点。目前,研究主要集中在无摩擦气缸、高精度控制阀以及气动系统控制算法三个方面。压力控制算法是本文研究重点,主要研究内容如下:(1)气动系统建模与仿真。根据无摩擦气缸和比例控制阀结构原理分别对其进行数学建模,进而建立气动系统模型。利用MATLAB建立仿真模型,并对气源压力和温度、储气罐容积以及管路长度和直径进行系统影响因素仿真分析。(2)气动系统实验平台搭建。依据气动系统的结构原理进行实验平台的搭建,包括实验平台总体设计、关键元器件的选型、软件设计中的数据采集卡驱动编写、上位机软件用户界面交互设计以及CVI与MATLAB的混合编程设计。(3)大脑情感学习算法及其改进。大脑情感学习控制器(Brain Emotion Learning Controller,BELC)在非线性系统控制中,表现出较强的快速响应能力和系统鲁棒性。结合气动系统非线性和BELC特性对BELC算法进行改进。采用模糊控制对BELC权值学习率进行在线调节,克服系统参数时变和建模不确定的影响。并对BELC及其改进算法进行仿真分析。(4)压力控制算法实验研究。分别采用PID、BELC及其改进算法进行阶跃响应、阶跃扰动和正弦跟踪实验。实验表明,BELC改进算法较PID在响应速度和稳态精度上有明显提高。稳态误差稳定在400Pa-550Pa之间,较PID降低了70%以上。存在扰动时,稳态时间降低了30%以上,BELC改进算法具有更强的鲁棒性。在动态跟踪中,幅值变化和相位滞后小,跟踪效果更好。综上研究表明了BELC算法改进方案的可行性和BELC改进算法在气动控制方面的良好适应能力和控制优势。
【学位授予单位】：北京石油化工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH138;TP273
【图文】：

气缸,公司

北京石油化工学院专业学位硕士学位论文系统国内外研究现状摩擦气缸研究现状为气动系统的执行机构，其性能的好坏直接决定气动系活塞之间的摩擦阻力会影响到气缸的控制精度，特别是在阻力影响对气缸控制的影响更为明显，容易出现爬行现象力，提高系统控制精度，国内外研究人员进行了大量的统气缸由于产品受设计理念的限制，一般会通过提高气用摩擦系数较小的密封材料和密封形式，使用润滑效果擦力。如日本的 SMC 旗下的 CJ2Q 系列的气缸通过使用和新的双向密封形式降低了工作摩擦力和启动压力，使线性运动[5]。随着材料科学研究的不断深入，新型材料提供了可能。

静压气体轴承

第一章绪论擦力明显降低，其摩擦阻力仅相当于传统橡胶密封的 1/4年，浙江大学路波等人[10]根据提出一种基于非支配排序遗，该设计方法优化了气浮式无摩擦气缸的工作性能，优显降低，气体泄漏量也得以减小。朱晓等人[11]针对该气缸只能垂直安装和单向工作的不足提出新型设计，将气缸活塞作为气体轴承的一部分，设对均压腔的设计进行了参数优化。仿真实验表明，该设向承载能力和气缸的稳定性。

比例阀,脉宽调制技术,比例压力阀,气动回路

北京石油化工学院专业学位硕士学位论文高的性价比[15]。比例阀输入的电信号与转换为气体压力的变化，分为比例压力阀和比例流量阀[16]。，韩国 Sonam 等人[17]提出并设计了一种新型的压电式比电模块有效提高了比例阀的响应速度和控制精度，输入信号的线性度优于传统电磁阀。宽调制控制技术的发展，许多学者开始将其应用到电，伊朗研究人员针对脉宽调制控制的气动回路做了输入立的数学模型验证了脉宽调制技术对气动回路良好的控制司根据脉宽调制技术研发出了 ITV 系列比例压力阀，满量了 0.2%。其他公司如瑞士 PARKER 公司的 EPP4 系列的调制技术设计的。但由于该阀采用高频开关对气体进行用寿命上都存在不足[18]。

【参考文献】