气压位置伺服系统摩擦力因素影响及抑制研究

发布时间：2019-07-12 20:01

【摘要】：气动技术以其结构简单,造价低廉,无污染,抗干扰能力强,维修方便等特点受到各个行业的青睐。由于气压伺服系统在低压范围内存在阻尼比小,刚度低且具有较强非线性等特点,使其在实际应用中受到了限制。特别是低速下的气压位置伺服系统的性能不能达到使用要求。在气缸摩擦力的影响下,气压位置伺服系统会产生爬行现象。爬行在工程应用中是必须要避免的有害现象。为了更好的扩大气压位置伺服系统在低速范围内的应用,需要掌握系统中气缸摩擦力因素的影响程度和抑制措施,并通过适当的校正方法提高气压位置伺服系统的性能。本文首先建立气压位置伺服系统一般数学模型,并对其合理线性化,得出系统线性传递函数。文章引入气缸固有频率与相关状态参数,为系统的性能分析和Simulink环境下的系统时域仿真模型打下基础。在基于Stribeck摩擦模型的气缸摩擦力的分析中,首先克服比例阀死区效应,营造相对于气缸摩擦力的理想仿真环境。采取“定二议一”解剖式仿真手段,对构成摩擦力的三种要素逐个分析,确定对低速下气压位置伺服系统影响最大的构成因素为动静摩擦力差值。所得结论为气缸摩擦力的抑制策略的有效性判断提供标准。对基于摩擦力状态观测器的摩擦前馈补偿进行分析阐述。根据摩擦力组成因素对气压伺服系统的影响机理,论述了摩擦力前馈补偿效果有限的原因,并通过系统的仿真认定。提出摩擦力的抑制方法——颤振信号补偿方法。该方法是根据系统线性传递函数的幅频特性曲线,确定颤振频率与系统固有频率之间的代数关系式。建立了颤振信号补偿的线性理论依据,且通过仿真与实验验证,证明了方法的有效性。为提高系统性能,提出加速度反馈校正方法,在理论分析中该方法能增大系统的阻尼比,增强系统的稳定性。给出校正反馈系数并通过仿真认定。
文内图片：被完全封闭的理想非对称气动缸b

图片说明：图 2-3 被完全封闭的理想非对称气动缸气体弹性模量的定义与等熵的假定条件，即气体体积弹性模腔压力ip 成正比，根据气缸的出力方程，得到公式(2-22)。2 21 1 2 21 1 2 2i iA kp A kpp1 2A p A y yV V- = + 胡克定律的基本形式： x，我们将公式(2-22)应的公式(2-23)。F = -k 进行改写21 1 2 21 1( )y n (l -a )m定义气动缸的弹簧刚度为ip A - p A A kpm +n= ，，其表达式为公式(2-24)。hK21 1( )( )ihA kp m nKn l a m+=- ，均为一比值。其中为活塞杆的有效面积之比，在一m nn
文内图片：图2-6两物体粗糙表面接触示意图

图片说明：型的建立行补偿分析，首先对摩擦力进行了绍与选取义如下：摩擦力为两个接触的物体力的构成要素，下面对选取的气缸取，初步分析气缸摩擦力对系统的相关方法，为下文中建立针对气缸会产生一种阻碍运动的力[36]。摩擦近代科学可以得知，绝对光滑的物些凹凸点的接触，并不是整个平面延接触面产生切向运动时，接触点”效应。为了克服这种“点焊”效应
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TH138.5

【参考文献】