基于高速開關(guān)閥的氣動高精度運動控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、氣動高速開關(guān)閥因成本低、抗污染能力強、重復精度高、功率質(zhì)量比大以及切換迅速等優(yōu)點，在工業(yè)領(lǐng)域中獲得了廣泛的應用。近年來，伴隨數(shù)字技術(shù)及集成電路的發(fā)展，氣動高速開關(guān)閥在工業(yè)自動化中的應用范圍也由傳統(tǒng)的簡單開環(huán)控制系統(tǒng)向伺服控制系統(tǒng)中拓展。然而由于氣動系統(tǒng)的固有特性，比如氣體可壓縮性和非線性，以及高速開關(guān)閥的非連續(xù)性輸出等，使得基于高速開關(guān)閥的氣動伺服控制系統(tǒng)（本文簡稱氣動開關(guān)伺服控制系統(tǒng)）的控制精度與其他伺服控制方式相比，特別在以軌跡跟蹤

2、為代表的運動控制方面差距較大。對氣動開關(guān)伺服控制系統(tǒng)特性及其控制策略進行深入研究，提高其運動控制精度，對于促進高速開關(guān)閥在氣動伺服系統(tǒng)中的應用，降低氣動伺服系統(tǒng)成本及能耗具有重要的意義。
　　本論文對氣動開關(guān)伺服控制系統(tǒng)相關(guān)的高速開關(guān)閥PWM控制流量特性、系統(tǒng)建模、高精度非線性控制策略實現(xiàn)與實驗等關(guān)鍵技術(shù)進行了研究，有效地提高了氣動開關(guān)伺服控制系統(tǒng)的運動控制精度。論文的主要內(nèi)容包括以下幾個部分:
　　第一，分析了高速開關(guān)閥工

3、作特點，提出了一種多路輸出PWM高速開關(guān)閥驅(qū)動電路，并使用高精度氣體流量測試平臺對PWM控制下高速開關(guān)閥的流量特性進行了研究。
　　第二，詳細推導了基于高速開關(guān)閥的氣缸運動控制系統(tǒng)系統(tǒng)的數(shù)學模型，并對系統(tǒng)特性進行了研究。利用Simulink工具對系統(tǒng)進行建模，通過對比開環(huán)系統(tǒng)在正弦信號激勵下的仿真和實驗結(jié)果，驗證了系統(tǒng)模型的準確性。
　　第三，對適用于氣動開關(guān)伺服控制系統(tǒng)的控制策略進行了分析討論，實現(xiàn)了滑模控制、反步法控制和