有杆气缸伺服系统轨迹跟踪控制
发布时间：2021-06-27 18:49
有杆气缸伺服系统是各行各业应用气动技术的最基础系统,其系统中存在的变负载、摩擦力、模型参数不精确等非线性扰动以及流量比例阀输入饱和、控制死区实际问题严重影响气动系统的跟踪控制性能。所以本课题以有杆气缸伺服系统为研究对象针对以上问题提出有效控制策略,以提高系统跟踪性能和控制精度。首先,说明了研究课题的背景与意义,以及当下有杆气缸伺服系统轨迹跟踪控制研究现状。介绍有杆气缸伺服系统平台结构组成、工作原理及控制难点,并且对本文的研究思路进行了系统地阐述。其次,为解决有杆气缸伺服系统中的摩擦力、变负载问题,将超螺旋算法应用于扩张状态观测器设计过程中,设计出的超螺旋扩张状态观测器可以实现在有限时间内对摩擦力、变负载带来的未知非线性扰动准确估计,而且基于幂积分技术构造出一种有限时间控制器成功改善了有杆气缸伺服系统的跟踪控制性能。再次,为解决摩擦力模型测量参数不准确与流量比例阀输入饱和问题,设计出一种时变增益扩张状态观测器对摩擦力模型测量参数不准确带来的非线性扰动进行有效估计,基于控制量误差与跟踪误差构造辅助动态系统,将辅助动态系统状态用于抗饱和控制器设计中以解决了输入饱和问题,通过跟踪测试实验,结果...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
气动技术
燕山大学工学硕士学位论文-2-(e)机器人(f)助力设备图1-1气动技术在不同领域的应用随着工业4.0的到来，以前应用最广的开环控制逐渐被伺服控制替代，而且要求的是更好更快，因此，气动技术的应用更加广泛，并结合多学科技术知识开始拓展应用[11,12]。知名气动设备制造商SMC公司提出“轻量化、小型化、无线化、节能化”的设计理念，即气动控制元件要设计的更加轻便灵巧，实现伺服控制信号的无线化传输，设备功耗低，要符合绿色节能的社会发展理念[13,14]，如图1-2为SMC生产的一些相关产品。中国台湾知名气动设备制造商亚德客公司致力于创新发展，对气动设备设计改造更利于生产使用，而且产本价格低廉质量好，深为广大使用商肯定，推动了气动技术向优质便利方向发展[15,16]。现在,亚德客产品已在全球占有重要销售份额，如图1-3为亚德客公司生产的相关产品。德国Festo气动公司更专注于气动设备的创新研发，尤其是在仿生领域取得众多成果[17,18]。如图1-4(a)为Festo公司自主研制的仿生气动机械手，通体采用气动驱动具有很好的柔顺性，能充分发挥出气动柔软的优势；图1-3(b)为Festo公司研发的柔性机械臂，该机械臂由三个独立高自由度气动关节组成，可带动手爪到达指定位置；图1-3(c)为Festo公司研制的辅助型气动手臂，该手臂主要起协助功能，协助工作人员进行抓取安装工作。除此以外，还有众多专注气动设备研发公司，以气动驱动为基础推动着气动技术的快速发展。(a)小型移动台(b)微型传感器(c)节能气缸图1-2SMC产品
第1章绪论--3(a)无杆气缸(b)气动手抓(c)滑台气缸图1-3亚德客产品(a)气动机械手(b)柔性机械臂(c)气动协助型手臂图1-4Festo产品近年来，我国气动技术水平不断提高，在诸多领域频繁开花，中国制造已经遍布全球[19]，极大的提高了我国国际影响力。但通过市场调研观察会发现我国的技术主要针对中低端产品，对于高精端产品的研发却很少。这主要因为高精端产品对伺服控制精度要求越来越高例如芯片加工，而且高端产品也更倾向于柔性生产、柔性制造。这就要求气动技术要向高精度控制与柔性控制方向发展。本课题研究内容主要针对有杆气缸伺服系统中的摩擦力、变负载、参数不准确、输入饱和与控制死区等问题提出有效的控制策略，以提高气动系统的控制跟踪性能。本课题研究具有多重应用意义：一，高精度高速度控制可以为高精密仪器的制造提供技术基础；二，有杆气缸轨迹跟踪控制可以提高柔性生产线的生产效率，扩展柔性制造的应用范围；三，气动伺服系统的深入研究将进一步帮助气动技术开辟新的应用领域，如气动软体机器人，四，气动伺服技术的研究将促进其与网络化智能化相结合，推动中国智能制造的发展。所以，本课题气动伺服系统跟踪控制策略研究具有重要意义。1.2课题研究现状1.2.1自抗扰控制技术简介自抗扰控制技术是20世纪80年代中国控制专家韩京清老先生提出的，该控制
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模糊自适应PID控制的气动伺服系统位置控制[J]. 詹长书,詹鸿飞,李志鹏,林雨. 森林工程. 2019(06)
[2]软体机械臂仿生机理、驱动及建模控制研究发展综述[J]. 闫继宏,石培沛,张新彬,赵杰. 机械工程学报. 2018(15)
[3]基于自抗扰控制器的电液力伺服加载系统[J]. 李建坡,高英杰,黄茹楠,刘青. 液压与气动. 2017(09)
[4]线性/非线性自抗扰切换控制方法研究[J]. 李杰,齐晓慧,夏元清,高志强. 自动化学报. 2016(02)
[5]国内气动减压阀产品检测结果分析[J]. 刘丽娇,路波,马云龙,徐伟,李武杰. 液压气动与密封. 2016(02)
[6]紧急避让路径跟踪自抗扰控制[J]. 赵又群,王健,季学武,李波. 同济大学学报(自然科学版). 2015(08)
[7]德国“工业4.0”与“中国制造2025”[J]. 贺正楚,潘红玉. 长沙理工大学学报(社会科学版). 2015(03)
[8]中国制造企业如何迈向工业4.0[J]. 张曙. 机械设计与制造工程. 2014(12)
[9]气动技术在高端装备业中的展望[J]. 赵彤. 液压与气动. 2014(06)
[10]气动伺服系统非线性模型的建立与仿真[J]. 林黄耀. 河南科技. 2013(19)
硕士论文
[1]广义预测在气动位置伺服系统中的应用研究[D]. 韩晓丽.太原科技大学 2008
本文编号：3253405
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
气动技术
燕山大学工学硕士学位论文-2-(e)机器人(f)助力设备图1-1气动技术在不同领域的应用随着工业4.0的到来，以前应用最广的开环控制逐渐被伺服控制替代，而且要求的是更好更快，因此，气动技术的应用更加广泛，并结合多学科技术知识开始拓展应用[11,12]。知名气动设备制造商SMC公司提出“轻量化、小型化、无线化、节能化”的设计理念，即气动控制元件要设计的更加轻便灵巧，实现伺服控制信号的无线化传输，设备功耗低，要符合绿色节能的社会发展理念[13,14]，如图1-2为SMC生产的一些相关产品。中国台湾知名气动设备制造商亚德客公司致力于创新发展，对气动设备设计改造更利于生产使用，而且产本价格低廉质量好，深为广大使用商肯定，推动了气动技术向优质便利方向发展[15,16]。现在,亚德客产品已在全球占有重要销售份额，如图1-3为亚德客公司生产的相关产品。德国Festo气动公司更专注于气动设备的创新研发，尤其是在仿生领域取得众多成果[17,18]。如图1-4(a)为Festo公司自主研制的仿生气动机械手，通体采用气动驱动具有很好的柔顺性，能充分发挥出气动柔软的优势；图1-3(b)为Festo公司研发的柔性机械臂，该机械臂由三个独立高自由度气动关节组成，可带动手爪到达指定位置；图1-3(c)为Festo公司研制的辅助型气动手臂，该手臂主要起协助功能，协助工作人员进行抓取安装工作。除此以外，还有众多专注气动设备研发公司，以气动驱动为基础推动着气动技术的快速发展。(a)小型移动台(b)微型传感器(c)节能气缸图1-2SMC产品
第1章绪论--3(a)无杆气缸(b)气动手抓(c)滑台气缸图1-3亚德客产品(a)气动机械手(b)柔性机械臂(c)气动协助型手臂图1-4Festo产品近年来，我国气动技术水平不断提高，在诸多领域频繁开花，中国制造已经遍布全球[19]，极大的提高了我国国际影响力。但通过市场调研观察会发现我国的技术主要针对中低端产品，对于高精端产品的研发却很少。这主要因为高精端产品对伺服控制精度要求越来越高例如芯片加工，而且高端产品也更倾向于柔性生产、柔性制造。这就要求气动技术要向高精度控制与柔性控制方向发展。本课题研究内容主要针对有杆气缸伺服系统中的摩擦力、变负载、参数不准确、输入饱和与控制死区等问题提出有效的控制策略，以提高气动系统的控制跟踪性能。本课题研究具有多重应用意义：一，高精度高速度控制可以为高精密仪器的制造提供技术基础；二，有杆气缸轨迹跟踪控制可以提高柔性生产线的生产效率，扩展柔性制造的应用范围；三，气动伺服系统的深入研究将进一步帮助气动技术开辟新的应用领域，如气动软体机器人，四，气动伺服技术的研究将促进其与网络化智能化相结合，推动中国智能制造的发展。所以，本课题气动伺服系统跟踪控制策略研究具有重要意义。1.2课题研究现状1.2.1自抗扰控制技术简介自抗扰控制技术是20世纪80年代中国控制专家韩京清老先生提出的，该控制
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模糊自适应PID控制的气动伺服系统位置控制[J]. 詹长书,詹鸿飞,李志鹏,林雨. 森林工程. 2019(06)
[2]软体机械臂仿生机理、驱动及建模控制研究发展综述[J]. 闫继宏,石培沛,张新彬,赵杰. 机械工程学报. 2018(15)
[3]基于自抗扰控制器的电液力伺服加载系统[J]. 李建坡,高英杰,黄茹楠,刘青. 液压与气动. 2017(09)
[4]线性/非线性自抗扰切换控制方法研究[J]. 李杰,齐晓慧,夏元清,高志强. 自动化学报. 2016(02)
[5]国内气动减压阀产品检测结果分析[J]. 刘丽娇,路波,马云龙,徐伟,李武杰. 液压气动与密封. 2016(02)
[6]紧急避让路径跟踪自抗扰控制[J]. 赵又群,王健,季学武,李波. 同济大学学报(自然科学版). 2015(08)
[7]德国“工业4.0”与“中国制造2025”[J]. 贺正楚,潘红玉. 长沙理工大学学报(社会科学版). 2015(03)
[8]中国制造企业如何迈向工业4.0[J]. 张曙. 机械设计与制造工程. 2014(12)
[9]气动技术在高端装备业中的展望[J]. 赵彤. 液压与气动. 2014(06)
[10]气动伺服系统非线性模型的建立与仿真[J]. 林黄耀. 河南科技. 2013(19)
硕士论文
[1]广义预测在气动位置伺服系统中的应用研究[D]. 韩晓丽.太原科技大学 2008
本文编号：3253405
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