气缸高速缓冲控制系统的研究

发布时间：2020-05-25 08:29

【摘要】： 气动技术以其特有的优势，在工业生产中得到了广泛应用，已成为自动化领域中的重要手段。现代化生产线要求气动系统的负载更高、速度更快、寿命更长，这使得气缸高速运行到端位停止时的缓冲问题显得越来越重要。本论文主要研究气缸缓冲控制系统的控制策略，主要分为以下六个章节： 第一章首先概述了气动技术的特点、应用现状和最新发展趋势，然后介绍了气缸缓冲技术的研究意义和发展过程。最后指出了本课题的提出过程和研究内容，着重介绍了电-气比例／伺服位置控制技术在气缸缓冲控制中的应用，并总结了本论文的主要工作。 第二章首先用机理分析的方法推导了电-气比例／伺服缓冲控制系统的数学模型，，得到系统状态方程和传递函数。然后用系统辨识方法来建立系统数学模型，验证了气缸缓冲控制系统用三阶模型描述较合理，这为后面控制策略设计提供了依据。 第三章首先介绍了气缸缓冲控制系统实验平台的硬件设计和结构，包括气动部分和计算机控制部分。然后介绍了一种基于MATLAB软件的控制策略研究平台，由于充分利用了MATLAB软件包中的各种资源，将理论分析、仿真和实时控制有机地结合，大大提高了控制策略研究的效率。最后介绍了自己设计编写的基于VC的实时控制软件，可任意设计和修改实时控制算法，由于采用了硬件中断实时采集数据，保证了控制的实时性和可靠性。 第四章首先将电-气比例／伺服控制引入到缓冲控制中，分析了系统被控对象的基本特性，着重分析了气源压力变化、阀口死区、系统摩擦力特性和气路饱和现象对控制系统的影响。然后研究了微分加滤波、压力传感器和两类降维状态观测器这三种系统状态估计的方法，比较分析了各自的优缺点。最后一部分研究了实现系统状态反馈控制的方法，包括试凑法和极点配置法，并分析了各反馈参数、气源压力和负载质量对控制性能的影响。 第五章首先介绍了变结构控制的原理和应用发展情况，然后针对本实验系统设计了一个使用开关阀和端位位移传感器的变结构控制方案，实现缓冲过程的平稳无冲击和无回弹要求，并在不同气源压力、不同负载质量下分析了控制性能的变化，实验结果证明缓冲控制采用变结构控制是可行的，并具有很强的鲁棒性。 第六章是论文总结和展望。
【图文】：

气、机、电一体化将传统气动系统的多种独立元件经过专门化设计，有机的集成为一体，成为模块化产品[z]。采用了这种模块化产品，可以节省大量的设计开发和设备生产安装的时间。这种模块化、标准化的气动元件适应大工业的要求，代表着气动元件发展方向[4]。图1一2所示的HMp型气缸，内置位移传感器，导向装置采用滚珠轴承，摩擦力经过优化，可精确驱动，是这类产品的代表[5]。电子技术的突飞猛进为气动技术的进一步发展提供了条件，气动技术与电子技术结合最具有代表性的是阀岛技术和电一气比例/伺服控制技术。鞠舞翼黔图1一3现场总线型阀岛阀岛技术出现的背景是以分散加工和分散控制为模式的自动化加工线的日益使用。用传统气动系统实现这种生产控制，系统中将包含大量的分立元器件、管道和连线。而目前的阀岛技术是现场总线结构，即阀岛控制信号的输入、输出通过一根总线即可完成。这大幅度节省了接线的时间，而且由于连线的减少使设备所占的空间减少，使设备的维护更为方便。图1一3为带可编程控制器的现场总线型阀岛[6j。在控制系统中，由于利用现场总线技术、PLC控制器及电脑，使得各种新型的控制方法，如

型比例流量方向阀图l一2HM[P型体化将传统气动系统的多种独立元件经过专门化设计，有采用了这种模块化产品，可以节省大量的设计开发和设备气动元件适应大工业的要求，代表着气动元件发展方向[4]传感器，导向装置采用滚珠轴承，摩擦力经过优化，可精飞猛进为气动技术的进一步发展提供了条件，气动技术与术和电一气比例/伺服控制技术。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TH138

【引证文献】

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本文编号：2679866