直线气缸的位置控制研究

发布时间：2022-10-21 20:05

　　气动技术具有一系列显著优点，在工业生产中得到了越来越广泛的应用，已成为实现自动化技术不可缺少的手段。进入上世纪90年代后，气动技术更是突破传统死区，经历着飞跃性发展。气动伺服技术作为本学科的前沿研究领域，备受人们的重视。气动伺服定位技术已能使气缸在高速运动下实现任意点、高精度定位，突破了传统的气动定位方法。基于众多中小企业关于工程可行性好、性价比高的气动自动化设备改造的需求，本文提出了一种低成本的基于比例方向阀的直线气缸位置控制系统，仿真结果表明其具有理想的控制性能，因而以期其能在工程中获得推广和应用。 文中以气体动力学为基础，运用诸如热力学定律、能量守恒定律、牛顿第二定理等一些已知的定理和定律，通过一些合理而必要的假定和简化，获得了被控对象的基本状态方程。最后，利用Simulink强大的非线性建模功能，建立了一个全新的基于比例方向阀的直线气缸位置控制系统的非线性模型。其中，关于气缸非线性摩擦力的模型，文中充分考虑了气缸因加工而引起的不同位置摩擦力不同的因素，进一步改进和完善了前人的研究成果，使得该非线性模型更加接近实际系统，为研究系统的控制策略提供了基础和依据，... 

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
插图索引
附表索引
第1章 绪论
    1.1 直线气缸位置控制的技术概要
    1.2 直线气缸位置控制技术的发展
    1.3 直线气缸位置控制技术的研究现状
    1.4 本课题的研究意义
    1.5 本文主要研究工作
    1.6 本研究工作的创新点
第2章 直线气缸的位置控制系统
    2.1 前言
    2.2 基于比例方向阀的直线气缸的位置伺服系统
        2.2.1 气动控制系统的一般组成
        2.2.2 基于比例方向阀的直线气缸位置控制的系统组成
    2.3 气动系统的组成
        2.3.1 气缸
        2.3.2 电-气比例方向阀
        2.3.3 稳压气源和其它主要附件
    2.4 控制系统的组成
    2.5 小结
第3章 系统建模与仿真试验
    3.1 前言
    3.2 计算机仿真及Matlab/Simulink工具软件
    3.3 压缩空气及其典型特性
        3.3.1 压缩性与膨胀性
        3.3.2 粘性与理想气体
        3.3.3 临界状态与壅塞现象
    3.4 气缸的动静态特性分析
        3.4.1 气缸的静特性
            3.4.1.1 无负载静态工作特性
            3.4.1.2 带负载静态工作特性
        3.4.2 气缸的动特性
            3.4.2.1 理想无负载时的动特性
            3.4.2.2 实际气缸的启动及活塞运动
    3.5 基于比例方向阀的直线气缸的系统建模与仿真
        3.5.1 阀控缸简化模型介绍
        3.5.2 气缸活塞的力平衡方程的数学建模
        3.5.3 气缸两腔的流量方程的数学建模
        3.5.4 比例阀的压力-流量方程的数学建模
        3.5.5 气缸摩擦力的数学建模
        3.5.6 基于比例方向阀的直线气缸的系统建模与仿真
        3.5.7 基于比例方向阀的直线气缸的非线性模型的线性化
    3.6 小结
第4章 控制策略的研究
    4.1 前言
    4.2 控制策略概述
        4.2.1 经典控制方法
        4.2.2 现代控制方法
    4.3 PID算法
        4.3.1 直接数字控制的基本概念
        4.3.2 基于DDC系统的PID控制器
        4.3.3 仿人智能积分
    4.4 基于比例方向阀的直线气缸的控制策略的研究与仿真试验
        4.4.1 常规PID控制与仿真试验
        4.4.2 复合控制与仿真试验
        4.4.3 复合智能积分PID控制与仿真试验
        4.4.4 优化控制与仿真试验
    4.5 小结
结论
参考文献
致谢
附录A (攻读学位期间所发表的学术论文目录)


【参考文献】：
期刊论文
[1]电-气比例/伺服技术现状及其发展[J]. 彭太江,杨志刚,阚君武,程光明.  农业机械学报. 2005(06)
[2]比例阀控气动位置伺服系统数学模型的建立及研究[J]. 王鹏,彭光正,伍清河.  润滑与密封. 2003(04)
[3]气动比例/伺服系统的建模研究[J]. 董晓倩,郭淑娟.  机床与液压. 2003(01)
[4]气动技术的近期发展及其影响因素[J]. 裘华徕.  液压气动与密封. 2002(03)
[5]气动比例/伺服位置控制系统的摩擦力特性研究[J]. 陶国良,王宣银 ,杨华勇.  液压气动与密封. 2001(02)
[6]气动比例/伺服控制技术及应用[J]. 韩建海,张河新.  机床与液压. 2001(01)
[7]气动技术的新发展[J]. 周洪.  液压气动与密封. 1999(05)
[8]气动新技术讲座　气动伺服定位控制系统[J]. 陆鑫盛.  液压气动与密封. 1999(05)
[9]气动伺服系统机理建模的实验研究[J]. 陶国良,毛文杰,王宣银.  液压气动与密封. 1999(05)
[10]气动伺服定位技术及其应用[J]. 周洪.  液压与气动. 1999(01)

硕士论文
[1]气动伺服定位系统的理论研究与应用[D]. 谢朝夕.重庆大学 2005



本文编号：3696293