气动位置伺服控制系统自抗扰控制参数整定方法研究
发布时间：2021-01-07 14:06
气动系统因其具有无污染、功率体积比高、安全可靠、防爆防磁、结构简单、成本低廉等优点,而被广泛应用于机械制造、食品加工、印刷包装和医疗化工等领域。气动系统通常由比例阀和气缸等元件组成,并采用空气作为其工作介质。由于空气的可压缩性,气体通过比例阀时流量的非线性,以及气缸内复杂的摩擦力等特点,使得气动系统的高精度控制困难,限制了气动系统在高精度位置伺服领域的应用。由于受到工作环境温度和外界不确定干扰的影响,气动位置伺服系统的精确数学模型很难获得。因此,基于被控对象精确数学模型的控制方法难以取得理想的控制效果。自抗扰控制器（ADRC）不需要依靠被控对象精确数学模型,获得了广泛关注。针对具有未知精确数学模型的气动位置伺服系统控制问题,本文分别采用线性和非线性自抗扰控制器对其进行位置控制,自抗扰控制器参数众多,目前尚无完善的参数整定理论依据,调整过程复杂,难以获得最佳效能,针对这一问题,本文使用遗传、粒子群和差分进化三种群体优化算法对控制器的参数进行在线优化。针对气动位置伺服系统自抗扰控制器参数优化时面临的多目标均衡问题,采用基于Pareto秩的适应度函数来评价优化算法中每个个体的优劣。分别使用基...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
气动位置伺服系统实物图
来控制比例阀的开度。此外，本课题中气动位置伺服系统实验平台由上海曲晨机电技术有限公司生产的全无油静音空压机（QWJ-200）为其提供压缩空气，该空压机使用无油润滑活塞结构，提供的压缩空气无污染，气缸排出的压缩空气可以直接排放到空气中，使用方便。该型空压机输出的压缩空气的压力范围为 0-0.6Mpa。2.1.2 气动位置伺服系统工作原理气动位置伺服控制系统的基本工作原理如图 2-2 所示。由图可见，空压机压缩空气，经过减压阀向实验平台提供压缩空气。压缩空气经过储气罐是为了向气缸提供压力更加平稳的压缩空气。压缩空气流经三位五通比例阀进入气缸 A 腔或 B 腔，使气缸 A 腔与 B 腔之间出现压力差，带动活塞运动，活塞通过磁偶方式带动负载完成预定运动。模拟电位式位移传感器采集负载位移信号，经 A/D 转换后送入计算机，计算机根据预先设定的程序经过运算，得到控制量，再经 D/A 转换后输出至比例阀。通过控制比例阀的开度来控制进入气缸 A、B 两腔的气体量，进而控制活塞和负载的位置。整个气动位置伺服系统，通过位置传感器反馈负载位置信息，构成闭环控制回路。
图 2-3 气动位置伺服系闭环控制结构框图Fig. 2-3 The control structure diagram of pneumatic position servo system动位置伺服系统的控制算法程序和上位机界面程序均在 Visual Basic 6.0（环境中实现。Visual Basic 6.0 是微软公司开发的编程设计软件，基于 Wi可视化编程环境，具有简单易用的界面设计功能，可以独立设计程序的运动位置伺服控制系统界面设计如图 2-4 所示，包括位移信号曲线显示板块显示板块、参考信号选择模块、控制参数设置模块、数据实时显示模块以及等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]气动加载系统的建模及非线性自抗扰控制[J]. 刘福才,贾晓菁,刘林,王立新. 控制与决策. 2017(05)
[3]线性自抗扰气缸位置伺服控制研究[J]. 赵苓,张斌. 液压与气动. 2017(02)
[4]Adaptive Backstepping Slide Mode Control of Pneumatic Position Servo System[J]. REN Haipeng,FAN Juntao. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2016(05)
[5]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)
[6]线性自抗扰控制的抗饱和补偿措施[J]. 周宏,谭文. 控制理论与应用. 2014(11)
[7]Adaptive Robust Motion Trajectory Tracking Control of Pneumatic Cylinders with LuGre Model-based Friction Compensation[J]. MENG Deyuan,TAO Guoliang,LIU Hao,ZHU Xiaocong. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2014(04)
[8]气动力伺服系统的自适应鲁棒控制[J]. 孟德远,陶国良,钱鹏飞,班伟. 浙江大学学报(工学版). 2013(09)
[9]基于免疫克隆选择算法的无刷直流电动机速度自抗扰控制器优化设计[J]. 任海鹏,朱峰. 电机与控制学报. 2010(09)
[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)
硕士论文
[1]气动位置伺服系统自适应控制方法研究[D]. 樊军涛.西安理工大学 2016
本文编号：2962696
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
气动位置伺服系统实物图
来控制比例阀的开度。此外，本课题中气动位置伺服系统实验平台由上海曲晨机电技术有限公司生产的全无油静音空压机（QWJ-200）为其提供压缩空气，该空压机使用无油润滑活塞结构，提供的压缩空气无污染，气缸排出的压缩空气可以直接排放到空气中，使用方便。该型空压机输出的压缩空气的压力范围为 0-0.6Mpa。2.1.2 气动位置伺服系统工作原理气动位置伺服控制系统的基本工作原理如图 2-2 所示。由图可见，空压机压缩空气，经过减压阀向实验平台提供压缩空气。压缩空气经过储气罐是为了向气缸提供压力更加平稳的压缩空气。压缩空气流经三位五通比例阀进入气缸 A 腔或 B 腔，使气缸 A 腔与 B 腔之间出现压力差，带动活塞运动，活塞通过磁偶方式带动负载完成预定运动。模拟电位式位移传感器采集负载位移信号，经 A/D 转换后送入计算机，计算机根据预先设定的程序经过运算，得到控制量，再经 D/A 转换后输出至比例阀。通过控制比例阀的开度来控制进入气缸 A、B 两腔的气体量，进而控制活塞和负载的位置。整个气动位置伺服系统，通过位置传感器反馈负载位置信息，构成闭环控制回路。
图 2-3 气动位置伺服系闭环控制结构框图Fig. 2-3 The control structure diagram of pneumatic position servo system动位置伺服系统的控制算法程序和上位机界面程序均在 Visual Basic 6.0（环境中实现。Visual Basic 6.0 是微软公司开发的编程设计软件，基于 Wi可视化编程环境，具有简单易用的界面设计功能，可以独立设计程序的运动位置伺服控制系统界面设计如图 2-4 所示，包括位移信号曲线显示板块显示板块、参考信号选择模块、控制参数设置模块、数据实时显示模块以及等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]气动加载系统的建模及非线性自抗扰控制[J]. 刘福才,贾晓菁,刘林,王立新. 控制与决策. 2017(05)
[3]线性自抗扰气缸位置伺服控制研究[J]. 赵苓,张斌. 液压与气动. 2017(02)
[4]Adaptive Backstepping Slide Mode Control of Pneumatic Position Servo System[J]. REN Haipeng,FAN Juntao. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2016(05)
[5]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)
[6]线性自抗扰控制的抗饱和补偿措施[J]. 周宏,谭文. 控制理论与应用. 2014(11)
[7]Adaptive Robust Motion Trajectory Tracking Control of Pneumatic Cylinders with LuGre Model-based Friction Compensation[J]. MENG Deyuan,TAO Guoliang,LIU Hao,ZHU Xiaocong. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2014(04)
[8]气动力伺服系统的自适应鲁棒控制[J]. 孟德远,陶国良,钱鹏飞,班伟. 浙江大学学报(工学版). 2013(09)
[9]基于免疫克隆选择算法的无刷直流电动机速度自抗扰控制器优化设计[J]. 任海鹏,朱峰. 电机与控制学报. 2010(09)
[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)
硕士论文
[1]气动位置伺服系统自适应控制方法研究[D]. 樊军涛.西安理工大学 2016
本文编号：2962696
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