作動筒性能測試裝置——氣動比例位置控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、氣動系統(tǒng)具有結構簡單、性價比高、工作可靠、無污染等優(yōu)點，被廣泛的應用于工業(yè)自動化領域。但由于氣動定位技術發(fā)展緩慢，氣動位置控制系統(tǒng)在工業(yè)領域的推廣與應用受到了一定程度的限制。傳統(tǒng)的點位控制氣動系統(tǒng)只能在兩個機械調定位置實現(xiàn)定位，并且其運動只能靠單向節(jié)流閥單一調定，控制精度和工作性能難以達到理想的效果。氣動比例技術突破了傳統(tǒng)的氣動定位方法，使氣動位置控制從邏輯控制領域擴展到比例/伺服控制領域。以比例控制閥為核心組成的氣動比例控制系統(tǒng)，能夠

2、非常方便地實現(xiàn)氣缸壓力、流量連續(xù)變化的高精度控制，多點的無級調速以及任意點的精確定位。但由于氣動比例位置控制系統(tǒng)固有的一些缺點，如閥的非線性、氣體的可壓縮性以及氣缸摩擦力特性等等，它本質上是一個非線性系統(tǒng)，這就在很大程度上增加了系統(tǒng)的控制難度，常規(guī)控制系統(tǒng)的性能和精度很難滿足自動化設備柔性生產(chǎn)的要求。
　　 作動筒性能測試裝置中空氣負載模擬機構若采用傳統(tǒng)的點位控制氣動系統(tǒng)，會導致初始容腔的調整過程過于繁瑣，而且定位精度也會受到影

3、響。本課題采用以比例方向閥為核心組成的氣動比例位置控制系統(tǒng)，獲得了良好的定位精度，實現(xiàn)了測試裝置中空氣負載模擬機構初始容腔的快速精確調整。
　　 本文針對氣動比例位置控制系統(tǒng)的非線性特征，推導出系統(tǒng)的數(shù)學模型，并對系統(tǒng)控制策略進行了研究。
　　 首先，文中綜述了氣動比例系統(tǒng)的特點及發(fā)展現(xiàn)狀，針對作動筒性能測試實驗的要求設計了空氣負載模擬機構的氣動比例位置控制系統(tǒng)，在深入分析控制系統(tǒng)的工作性能及特點的基礎上，運用氣體動力學

4、、熱力學定律以及牛頓第二定理，通過一些合理而必要的假設和線性化，推導出被控對象的數(shù)學模型。
　　 其次，探討了氣動比例位置控制領域中控制策略的研究與應用，根據(jù)氣動比例系統(tǒng)的非線性特征，研究了模糊PID控制器。將模糊控制和PID控制兩者結合起來，應用模糊推理算法，根據(jù)輸入誤差量、誤差變化量實現(xiàn)PID控制器參數(shù)的在線自整定，使系統(tǒng)動態(tài)過程中各階段的PID參數(shù)處于最佳狀態(tài)，最終獲得理想的控制效果。
　　 最后，應用MATLAB