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比例控制气动伺服系统的建模与仿真研究

近年来,随着工业的飞速发展和工业自动化程度的日益提高,气动技术以其自身独特的传动方式和优点,如清洁、结构简单、气体来源充足和成本相对较低,已在工业自动化领域广泛应用。然而随着自动化程度的不断提高,传统的点位控制气动系统已很难满足要求,气动伺服已成为气动技术的一个重要研究领域。但由于气体本身固有的可压缩性、阀口流动的非线性、气缸摩擦力的影响和气动系统的低阻尼特性等原因,气动伺服系统本质上属于非线性系统,这给气动伺服的连续轨迹控制和系统的控制精度带来了很大的困难[1]。本文通过对气动实验平台的详细分析,建立了比例阀控缸气动伺服系统的数学模型,并选取气缸中点为经常工作点,对模型进行线性化,同时对摩擦力进行实时补偿,采用比例控制方法对模型进行了仿真。1系统组成及原理该气动伺服位置跟踪控制系统的硬件平台主要由标准气缸、比例伺服阀、位移传感器、压力传感器、数据采集卡和工业控制计算机组成(如图1)。气缸为德国festo公司生产的单活塞双作用标...  (本文共3页) 阅读全文>>

权威出处: 《机械》2007年01期
燕山大学
燕山大学

新型码垛机气动伺服系统的设计及动态仿真

在当前的经济形势下,我国的城镇建设发展迅猛,在房屋建筑、公共设施建造等行业中对各类砖块的需求量越来越大。压制制砖机的迅猛发展带动了工业码垛机的发展,目前大多使用电气传动系统来控制,整机结构复杂,稳定性差,安全性不高。本文将气动控制技术应用到工业码垛机上,使其具有结构简单、控制精度高的优点,且满足码垛机现场工艺要求。首先,根据给定码垛机的现场工艺,优化其动力源和执行元件。设计新型码垛机气动伺服系统,对关键元件进行了计算选型。其次,针对系统中关键分系统——升降位置控制系统进行数学建模,并对系统稳定性进行分析,利用AMEsim软件对所设计的气动伺服系统进行建模和仿真分析。根据设备现场的工艺要求,设计系统控制器,在此基础上对整个伺服系统进行仿真分析,找到合理的控制器参数。最后,在实验室对升降气缸的位置闭环控制系统和平衡负载后的系统进行模拟实验,通过对比两种系统的响应曲线得到平衡负载后系统性能的优越性。在此基础上通过调试参数得到更加合理的...  (本文共78页) 本文目录 | 阅读全文>>

昆明理工大学
昆明理工大学

气动机械手速度伺服控制系统的研究

气动系统具有结构相对简单、无污染、工作可靠、传动速度快、维护方便等一系列显著的优势,被广泛应用于机械制造业及其它行业中。然而由于受到气压传动技术本身固有的特性,如气体的压缩性大、气缸运动时的摩擦力非线性、比例伺服阀阀口流量的非线性等因素的影响,使得气动系统的控制精度、响应速度和稳定性难以达到理想的效果,从而限制了气动技术的更广泛的应用。随着控制理论和技术的发展应用,在气动系统中采用适宜的控制策略,使得系统的动静态特性得到进一步提高成为了可能。本文总结和阐述了气动伺服控制和气动机械手技术的发展概况。在分析造成气动系统非线性因素的基础上,建立了气动机械手速度伺服系统的数学模型。采用了适宜的控制策略,对该系统进行了仿真分析研究,得到比较理想的控制效果。分析研究了气动伺服系统的气缸摩擦力特性,气动比例伺服阀的非线性以及气缸最小爬行速度的确定方法,并选择相应的气动元件构成气动机械手速度伺服系统。通过合理的线性化处理方法,对该系统进行了分析...  (本文共88页) 本文目录 | 阅读全文>>

石家庄铁道大学
石家庄铁道大学

气动伺服比例系统四缸同步性研究

气动伺服比例系统与液压系统相比,气动系统的驱动力往往较小,因此,在气动驱动系统中,将多个气动执行元件并连起来共同驱动完成某一动作是人们一贯采用的解决方案。但是气动系统本身固有的强非线性、参数时变性和模型不确定性等,多个气动执行元件的同步运动往往得不到保证,导致运动部件的卡滞,甚至对机械部分造成破坏。基于此种问题,本文以聚氨酯固化道床烘干冷却设备的四缸气动提升系统为研究背景,研究气动系统执行元件的同步性运动问题。单自由度气动伺服系统模型的建立,主要包括系统中气体状态微分方程的建立、气动比例阀口气体流量方程的建立和气缸活塞的运动方程。本文在分析气动比例伺服系统运动特性的基础上,建立了准确描述单自由度气动伺服比例系统的非线性数学模型,并且在MATLAB/SIMULINK环境下进行了数值仿真,实验结果证明了所建立的数学模型是合理有效的。气动伺服比例系统严重的非线性对于控制器的设计造成了很大的困难,因此,对研究对象进行精准的线性化是非常必...  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>

燕山大学
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基于AMESim的气动系统建模与仿真技术研究

随着工业技术的飞速发展,对气压传动与控制系统的性能和控制精度提出了更高的要求。而运用计算机仿真技术对气动系统进行分析具有重要的意义。计算机仿真技术不仅可以预测系统的性能,减少设计时间,还可以对所涉及的系统进行整体分析和评估,从而达到优化系统、缩短设计周期和提高系统稳定性的目的。AMESim作为法国IMAGINE公司开发的一款对多学科领域复杂系统进行建模的仿真软件,为用户提供了一个系统工程设计的完整平台,使得用户可以在同一个平台上对复杂的多学科领域系统进行建模,并在此基础上进行仿真计算和深入研究。而正是基于上述优点本文研究了AMESim在气动系统建模仿真中的应用。首先,借助AMESim所提供的友好的开发工具AMESet和AMECustom作为开发手段来补充和完善AMESim气动图库中气动元件模型过于简单、数量少等缺点。针对气动控制元件、气动执行器元件建立了子模型。从仿真方面进行研究,着重于把AMESet和客户化定制两种方法结合起来...  (本文共110页) 本文目录 | 阅读全文>>

昆明理工大学
昆明理工大学

多自由度气动伺服机械手轨迹跟踪控制研究

近年来,直角坐标型气动机械手也像其它气动机械手一样,在工业生产中的地位越来越重要。但是由于直角坐标型气动机械手存在运动耦合、系统摩擦以及传递介质压缩性强等因素,使得系统的非线性非常强,从而气缸在运动过程中出现停滞以及系统控制精度不高等现象。所以,从这些因素出发,提高气动伺服机械手的运动控制精度,对于以后的工业生产来说具有重要意义。为了提高气动伺服机械手的运动控制精度,本文一方面对多自由度气动伺服机械手进行运动学解耦,并根据气动伺服系统的工作原理建立数学模型,来降低系统的非线性;另一方面,以LabVIEW为上位机运动控制平台,并用NI-7358运动控制卡设计控制器,来减小运动误差,从而提高控制精度。本文在查阅了大量资料的基础上,综述了国内外对多自由度气动伺服机械手的研究现状,并分析它们优缺点,从而确定了本文的研究内容和研究方向。本文根据D-H坐标系法对多轴运动气动伺服机械手进行了运动轨迹规划研究,并根据气动伺服系统的质量流量方程、...  (本文共100页) 本文目录 | 阅读全文>>