气动伺服焊枪系统位置控制研究
发布时间：2022-01-25 06:20
点焊焊枪是汽车白车身焊接工艺的关键设备,白车身焊接质量直接影响到汽车的车身质量。随着汽车市场的繁荣,传统的气动焊枪因控制精度差、寿命低等缺点已无法满足白车身焊接要求。本文将对气动伺服焊枪系统的位置控制进行研究,首先设计了气动伺服焊枪的气动回路,针对气动伺服系统的阀控缸环节进行详细的数学模型推导,根据研究对象相关参数计算出系统的传递函数,并运用MATLAB分析传递函数频率特性,判断系统的性能。分析结果表明系统稳定但动态性能较差,需要添加控制器提升系统动态性能。分别设计PID控制器、模糊PID控制器和分数阶PIλDμ控制器,其中分数阶PIλDμ控制器使用稳定裕度法整定参数,PID控制器使用临界比例度法和稳定裕度法两种方法整定参数。在Simulink中分别搭建三种控制器控制的系统仿真框图,对比三种控制器对单位阶跃信号的动态响应曲线,仿真结果表明分数阶PIλDμ控制器对气动伺服系统具有很好的控制效果,系统具有良好的信号追踪性能、强抗干扰能力和强鲁棒性。分析分数阶P...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高校气动伺服焊枪试验台
1.空气处理单元 2.启动阀Ⅰ 3.启动阀Ⅱ 4.锁定控制阀 5.比例流量阀6.比例流量阀 7.锁定阀 8.平衡气缸 9.压力传感器 10.伺服气缸11.位移传感器 12.拉压力传感器 13.主电极 14.排气阀 15.数据采集卡图 2.1 气动伺服焊枪系统气动原理图Fig 2.1 Pneumatic schematic diagram of pneumatic servo welding gun system下面对图 2.1 中各部件进行介绍：（1）伺服气缸伺服气缸选用单杆双作用气缸，其内部集成了一个位移传感器和两个压力传感器，气缸活塞的位移由三位五通比例流量阀控制，活塞杆与拉压力传感器和电极相连。在活塞运动过程中位移传感器和压力传感器反馈信号给伺服控制单元，信号经处理后发出控制信号改变比例阀口开度以实现对气缸活塞的位置控制。（2）平衡气缸平衡气缸选用单杆双作用气缸。实际焊接过程中，待焊接板件往往与标准值存在一定的偏差，使得焊接的位置与设定的位置存在误差，这样容易造成对板件的损
图 2.4 摩擦力-行程关系曲线Fig 2.4 Graph of the relationship between friction and stroke气缸活塞的运动过程中，存在一个速度临界值，当速度小于速度临界力的大小与速度负相关；当速度增大至超过速度临界值时，由于粘性，摩擦力又与速度正相关。图 2.5 为气缸摩擦力与活塞运动速度的关
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于滑模控制的气动伺服焊枪软接触研究[J]. 黄雷生,王涛,赵隽迪,王波. 液压与气动. 2017(06)
[2]改进RBF网络PID算法及在气动力伺服系统中的应用[J]. 祁佩,黄顺舟,王炜,王力. 液压与气动. 2017(04)
[3]基于神经网络控制算法的气动伺服系统运动分析研究[J]. 许翔宇,袁锐波. 机械与电子. 2016(08)
[4]伺服焊枪的精度与电极力控制特性分析[J]. 张旭强,石强,张延松. 机床与液压. 2015(23)
[5]伺服焊枪点焊的电极力控制特性及其对电极磨损的影响[J]. 张旭强,张延松. 电焊机. 2015(01)
[6]高速开关阀控气动位置伺服系统的自适应鲁棒控制[J]. 孟德远,陶国良,李艾民,李威. 机械工程学报. 2015(10)
[7]考虑负载变化的气动摆动马达LuGre摩擦模型的研究[J]. 魏琼,焦宗夏,李兴鲁. 液压与气动. 2014(02)
[8]气动伺服系统自适应控制方法研究[J]. 闵为. 液压与气动. 2010(09)
[9]电阻点焊中气动伺服力鲁棒控制策略的研究[J]. 赵卫,谢文华,王先锋,孟国香. 机械与电子. 2009(08)
[10]气动位置伺服系统状态反馈控制的改进[J]. 柏艳红,李小宁. 机械工程学报. 2009(08)
博士论文
[1]气动比例位置系统的控制方法及动态特性研究[D]. 刘延俊.山东大学 2008
硕士论文
[1]气动位置伺服控制系统自抗扰控制参数整定方法研究[D]. 邓强强.西安理工大学 2018
[2]基于滑模策略的气动伺服焊枪柔性加载方法的研究[D]. 黄雷生.北京理工大学 2016
[3]焊枪气动伺服系统稳定性分析与设计[D]. 雷大有.电子科技大学 2014
[4]气动伺服点焊焊枪控制技术研究[D]. 戴劲.南京理工大学 2014
[5]气动点焊伺服焊枪故障模式及对策研究[D]. 苏国强.南京理工大学 2012
[6]ARM控制的伺服点焊枪的研制[D]. 王军.天津大学 2007
[7]气动比例伺服系统控制算法及实验研究[D]. 闵为.重庆大学 2006
[8]PID控制器参数整定方法及其应用研究[D]. 何芝强.浙江大学 2005
本文编号：3608042
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高校气动伺服焊枪试验台
1.空气处理单元 2.启动阀Ⅰ 3.启动阀Ⅱ 4.锁定控制阀 5.比例流量阀6.比例流量阀 7.锁定阀 8.平衡气缸 9.压力传感器 10.伺服气缸11.位移传感器 12.拉压力传感器 13.主电极 14.排气阀 15.数据采集卡图 2.1 气动伺服焊枪系统气动原理图Fig 2.1 Pneumatic schematic diagram of pneumatic servo welding gun system下面对图 2.1 中各部件进行介绍：（1）伺服气缸伺服气缸选用单杆双作用气缸，其内部集成了一个位移传感器和两个压力传感器，气缸活塞的位移由三位五通比例流量阀控制，活塞杆与拉压力传感器和电极相连。在活塞运动过程中位移传感器和压力传感器反馈信号给伺服控制单元，信号经处理后发出控制信号改变比例阀口开度以实现对气缸活塞的位置控制。（2）平衡气缸平衡气缸选用单杆双作用气缸。实际焊接过程中，待焊接板件往往与标准值存在一定的偏差，使得焊接的位置与设定的位置存在误差，这样容易造成对板件的损
图 2.4 摩擦力-行程关系曲线Fig 2.4 Graph of the relationship between friction and stroke气缸活塞的运动过程中，存在一个速度临界值，当速度小于速度临界力的大小与速度负相关；当速度增大至超过速度临界值时，由于粘性，摩擦力又与速度正相关。图 2.5 为气缸摩擦力与活塞运动速度的关
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于滑模控制的气动伺服焊枪软接触研究[J]. 黄雷生,王涛,赵隽迪,王波. 液压与气动. 2017(06)
[2]改进RBF网络PID算法及在气动力伺服系统中的应用[J]. 祁佩,黄顺舟,王炜,王力. 液压与气动. 2017(04)
[3]基于神经网络控制算法的气动伺服系统运动分析研究[J]. 许翔宇,袁锐波. 机械与电子. 2016(08)
[4]伺服焊枪的精度与电极力控制特性分析[J]. 张旭强,石强,张延松. 机床与液压. 2015(23)
[5]伺服焊枪点焊的电极力控制特性及其对电极磨损的影响[J]. 张旭强,张延松. 电焊机. 2015(01)
[6]高速开关阀控气动位置伺服系统的自适应鲁棒控制[J]. 孟德远,陶国良,李艾民,李威. 机械工程学报. 2015(10)
[7]考虑负载变化的气动摆动马达LuGre摩擦模型的研究[J]. 魏琼,焦宗夏,李兴鲁. 液压与气动. 2014(02)
[8]气动伺服系统自适应控制方法研究[J]. 闵为. 液压与气动. 2010(09)
[9]电阻点焊中气动伺服力鲁棒控制策略的研究[J]. 赵卫,谢文华,王先锋,孟国香. 机械与电子. 2009(08)
[10]气动位置伺服系统状态反馈控制的改进[J]. 柏艳红,李小宁. 机械工程学报. 2009(08)
博士论文
[1]气动比例位置系统的控制方法及动态特性研究[D]. 刘延俊.山东大学 2008
硕士论文
[1]气动位置伺服控制系统自抗扰控制参数整定方法研究[D]. 邓强强.西安理工大学 2018
[2]基于滑模策略的气动伺服焊枪柔性加载方法的研究[D]. 黄雷生.北京理工大学 2016
[3]焊枪气动伺服系统稳定性分析与设计[D]. 雷大有.电子科技大学 2014
[4]气动伺服点焊焊枪控制技术研究[D]. 戴劲.南京理工大学 2014
[5]气动点焊伺服焊枪故障模式及对策研究[D]. 苏国强.南京理工大学 2012
[6]ARM控制的伺服点焊枪的研制[D]. 王军.天津大学 2007
[7]气动比例伺服系统控制算法及实验研究[D]. 闵为.重庆大学 2006
[8]PID控制器参数整定方法及其应用研究[D]. 何芝强.浙江大学 2005
本文编号：3608042
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