气动伺服系统力/位切换控制研究
发布时间：2021-11-03 01:54
近年来,工业的飞速发展带动了气动技术也取得了飞速发展。在现代工业中,由于气动技术的成本较为低廉,且工作效率较高,污染低,对于能源的利用率高,同时操作和维护的方式较为简便,气动技术正在各个行业进行着广泛的应用。气动伺服系统的主要控制分为位置控制和力控制两种类型,现阶段,在越来越多的复杂工况中会使用到气动技术,在很多控制实例中,单一的控制方式已不能够满足人们预期,需要将两种控制进行灵活切换从而达到控制目的。但是在气动伺服系统的两种控制中切换时,系统的稳定性会因为系统参数的跳变和抖动而变差,影响系统的性能。因此,降低力和位置控制在切换时产生的抖动、提高系统切换的稳定性和平顺性成为了亟待解决的问题。本文将气动伺服系统作为研究对象,通过对气动系统各主要环节的线性化分析,确立了目标系统的位置控制模型和力控制模型。在研究切换控制的过程中,将气压缸的行程分为未受到外力和受到外力两阶段进行研究。当气压缸还未与外界物体接触,无接触力产生时,采用位置式PID控制,对气压缸的位置进行控制;当气压缸与外界接触且受到外力时,采用模糊PID控制,对气压缸的受力大小进行控制;在两种系统切换时,根据输出力的控制权值,通...
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１气动系统结构图??首先对气动伺服系统做出以下假设：??
响。特别是在气缸的临界速度点附近，气缸摩擦力对于系统的影响程度会??加大，所以摩擦力研究对于气缸力伺服系统建模尤为重要。气缸内部摩擦力主要分为动??摩擦力和静摩擦力，当气缸从静止到开始运动时，摩擦力会由静摩擦转化为动摩擦，数??值上也会突然变小，而在达到了临界速度后摩擦力又会随速度増快而加大，因此气缸摩??擦力具有很强的非线性，会在低速时出现爬行现象。初步设计采用Ｓｔｒｉｂｅｃｋ摩擦力模型??来描述气缸运动时内部摩擦力的动态过程。在Ｓｔｒｉｂｅｃｋ模型中，速度与摩擦力的对应关??系如图２－２所不：??１?＾???？??速度／（ｍ?．?ｓ－１）??图２－２?Ｓｔｒｉｂｅｃｋ模型摩擦力与速度关系曲线??从图中可以看出在该摩擦力模型中摩擦力随着速度增加而降低，当达到临界值后摩??擦力又随速度增加而增高，基本符合气缸中摩擦力特性，其公式为：??Ｆｕ＝?Ｆｃ?＋?（ＦＳ－Ｆｃ）ｅ?ｓｇｎ（ｗ）?＋?Ｃｗ?（２－６）??式中Ｆｓ?静摩擦力，（Ｎ）；??Ｆｃ——库伦摩擦力，（Ｎ）；??ｕ?活塞速度，（ｍ／ｓ）；??１０??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]防发散自适应网格模糊神经交互多模型算法[J]. 张园,张林,刘淑波,初俊博. 计算机仿真. 2018(01)
[2]气动先导式高压电磁阀的动态特性仿真研究[J]. 叶宏,向忠,胡旭东. 浙江理工大学学报(自然科学版). 2017(01)
[3]基于速度阻尼的位置/压力切换控制模型[J]. 隆志力,禹新路,朱超. 中国机械工程. 2014(14)
[4]基于Turbo PMAC的LED焊线机位置/力分段切换控制[J]. 吴小洪,陈佳溪. 机床与液压. 2014(01)
[5]基于人机工程的主从机器人遥控焊接焊缝跟踪误差分析[J]. 陈洪堂,李海超,高洪明,吴林. 焊接学报. 2012(05)
[6]沿任意倾斜面的机器人力/位置控制方法研究[J]. 李正义,唐小琦,熊烁,叶伯生. 中国机械工程. 2012(03)
[7]气动位置伺服系统的建模与仿真[J]. 惠伟安,路波. 液压气动与密封. 2010(08)
[8]基于降阶位置/力模型的机器人神经网络控制[J]. 章云,刘治. 控制理论与应用. 2007(04)
[9]机器人位置/力混合鲁棒自适应控制[J]. 高道祥,薛定宇,陈大力. 系统仿真学报. 2007(02)
[10]基于被动柔顺性的机器人位置/力控制[J]. 王坤东,颜国正,鄢波. 中国机械工程. 2006(07)
硕士论文
[1]二位三通气动高速开关阀的设计与研究[D]. 丁丽.浙江大学 2014
[2]气压力伺服系统自适应控制研究[D]. 郝相羽.哈尔滨工业大学 2013
[3]基于速度阻尼方法的力位切换控制与实现[D]. 朱超.哈尔滨工业大学 2013
[4]电液伺服系统位置与压力控制转换过程的加减速算法与仿真[D]. 黄飞.武汉科技大学 2011
[5]滑模控制在气动位置伺服系统中的应用[D]. 刘春元.上海交通大学 2008
[6]基于模糊神经网络机械臂柔顺运动阻抗控制算法研究[D]. 周洪波.吉林大学 2007
[7]基于阻抗控制的机器人柔顺性控制方法研究[D]. 杨振.东南大学 2005
本文编号：3472811
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１气动系统结构图??首先对气动伺服系统做出以下假设：??
响。特别是在气缸的临界速度点附近，气缸摩擦力对于系统的影响程度会??加大，所以摩擦力研究对于气缸力伺服系统建模尤为重要。气缸内部摩擦力主要分为动??摩擦力和静摩擦力，当气缸从静止到开始运动时，摩擦力会由静摩擦转化为动摩擦，数??值上也会突然变小，而在达到了临界速度后摩擦力又会随速度増快而加大，因此气缸摩??擦力具有很强的非线性，会在低速时出现爬行现象。初步设计采用Ｓｔｒｉｂｅｃｋ摩擦力模型??来描述气缸运动时内部摩擦力的动态过程。在Ｓｔｒｉｂｅｃｋ模型中，速度与摩擦力的对应关??系如图２－２所不：??１?＾???？??速度／（ｍ?．?ｓ－１）??图２－２?Ｓｔｒｉｂｅｃｋ模型摩擦力与速度关系曲线??从图中可以看出在该摩擦力模型中摩擦力随着速度增加而降低，当达到临界值后摩??擦力又随速度增加而增高，基本符合气缸中摩擦力特性，其公式为：??Ｆｕ＝?Ｆｃ?＋?（ＦＳ－Ｆｃ）ｅ?ｓｇｎ（ｗ）?＋?Ｃｗ?（２－６）??式中Ｆｓ?静摩擦力，（Ｎ）；??Ｆｃ——库伦摩擦力，（Ｎ）；??ｕ?活塞速度，（ｍ／ｓ）；??１０??
?东北林业大学硕士学位论文???＾????ｔ．???】?公?１?…二??Ｔ???丨＿．???＾?????ｉ〇－??蒼?｜?Ｉ?－??｜?ＩＩ??１°．?丨’?＇?Ｊ??－Ｗ?－?Ｉ?－??－４０?－?＇Ｊ，?Ｉ?－??＾?Ｖ?變??＇－０?２?－０?１５?－０?１?－０?０５?Ｄ?０Ｄ５?０?１?０１５?０２??速度（ｍ．?ｓ－１）??图２－３低速时ＬｕＧｒｅ模型摩擦力与速度关系??２．５气动控制系统线性化??首先对方程式（２－１）和式（２－２）进行线性化处理，根据Ｓａｒｗｉｌｅ流量公式，气体??通过伺服阀的流量方程是一个关于气缸位移Ｘｖ和进气气缸与排气气缸中的气体压力户／??和乃的函数，因此，为了得到伺服阀的线性化方程，对流量方程进行针对变量的一阶偏??微分处理：??Ｑｍ＇＝Ｋｍ、ｘ、￣ｋｃ＇Ｐ＇?（２－１０）??Ｑｍ２?＝?Ｋｍ２Ｘｖ?－（２－１１）??式中????Ｉ?２??ｄ〇?〇．５２８?也?１??Ｖ?＝?ｄＱｎ，＼?Ｉ?＝?Ｉ?ＮＲＴ?｛ｐｊ?Ｐｓ??ｍ，?ｄＸｖ?０?Ｉ?丄????ＣｄｃｏＰｓ（—Ｖ＂１?１?２ｋ?心０．５２８??＋?Ｕ?Ｖ＿?＋?ｌ）?Ｐｓ??＇???２?早??ｄ〇?ｆ—Ｔ－ｆ—１?〇－５２８＜＾＜１??Ｋ?＝ＤＱｎ，２＼?＝?＼ＲＴ?ｋ－＼＼｛ｐｊ?｛Ｐ］Ｊ?ｆ２??０１２?ａ＾ｖ?０?］?丄????ＣｊＣｄｐＪ—Ｙ＇?Ｉ－芦—?０＜?＾２．?＜０．５２８??＊Ｕ＋Ｕ?ｖ＾＾＋ｉ）?ｐ２??１２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]防发散自适应网格模糊神经交互多模型算法[J]. 张园,张林,刘淑波,初俊博. 计算机仿真. 2018(01)
[2]气动先导式高压电磁阀的动态特性仿真研究[J]. 叶宏,向忠,胡旭东. 浙江理工大学学报(自然科学版). 2017(01)
[3]基于速度阻尼的位置/压力切换控制模型[J]. 隆志力,禹新路,朱超. 中国机械工程. 2014(14)
[4]基于Turbo PMAC的LED焊线机位置/力分段切换控制[J]. 吴小洪,陈佳溪. 机床与液压. 2014(01)
[5]基于人机工程的主从机器人遥控焊接焊缝跟踪误差分析[J]. 陈洪堂,李海超,高洪明,吴林. 焊接学报. 2012(05)
[6]沿任意倾斜面的机器人力/位置控制方法研究[J]. 李正义,唐小琦,熊烁,叶伯生. 中国机械工程. 2012(03)
[7]气动位置伺服系统的建模与仿真[J]. 惠伟安,路波. 液压气动与密封. 2010(08)
[8]基于降阶位置/力模型的机器人神经网络控制[J]. 章云,刘治. 控制理论与应用. 2007(04)
[9]机器人位置/力混合鲁棒自适应控制[J]. 高道祥,薛定宇,陈大力. 系统仿真学报. 2007(02)
[10]基于被动柔顺性的机器人位置/力控制[J]. 王坤东,颜国正,鄢波. 中国机械工程. 2006(07)
硕士论文
[1]二位三通气动高速开关阀的设计与研究[D]. 丁丽.浙江大学 2014
[2]气压力伺服系统自适应控制研究[D]. 郝相羽.哈尔滨工业大学 2013
[3]基于速度阻尼方法的力位切换控制与实现[D]. 朱超.哈尔滨工业大学 2013
[4]电液伺服系统位置与压力控制转换过程的加减速算法与仿真[D]. 黄飞.武汉科技大学 2011
[5]滑模控制在气动位置伺服系统中的应用[D]. 刘春元.上海交通大学 2008
[6]基于模糊神经网络机械臂柔顺运动阻抗控制算法研究[D]. 周洪波.吉林大学 2007
[7]基于阻抗控制的机器人柔顺性控制方法研究[D]. 杨振.东南大学 2005
本文编号：3472811
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