直線氣缸的位置控制研究.pdf

1、氣動技術具有一系列顯著優(yōu)點，在工業(yè)生產中得到了越來越廣泛的應用，已成為實現(xiàn)自動化技術不可缺少的手段。進入上世紀90年代后，氣動技術更是突破傳統(tǒng)死區(qū)，經(jīng)歷著飛躍性發(fā)展。氣動伺服技術作為本學科的前沿研究領域，備受人們的重視。氣動伺服定位技術已能使氣缸在高速運動下實現(xiàn)任意點、高精度定位，突破了傳統(tǒng)的氣動定位方法?；诒姸嘀行∑髽I(yè)關于工程可行性好、性價比高的氣動自動化設備改造的需求，本文提出了一種低成本的基于比例方向閥的直線氣缸位置控制系統(tǒng)，仿

2、真結果表明其具有理想的控制性能，因而以期其能在工程中獲得推廣和應用。 文中以氣體動力學為基礎，運用諸如熱力學定律、能量守恒定律、牛頓第二定理等一些已知的定理和定律，通過一些合理而必要的假定和簡化，獲得了被控對象的基本狀態(tài)方程。最后，利用Simulink強大的非線性建模功能，建立了一個全新的基于比例方向閥的直線氣缸位置控制系統(tǒng)的非線性模型。其中，關于氣缸非線性摩擦力的模型，文中充分考慮了氣缸因加工而引起的不同位置摩擦力不同的因素，

3、進一步改進和完善了前人的研究成果，使得該非線性模型更加接近實際系統(tǒng)，為研究系統(tǒng)的控制策略提供了基礎和依據(jù)，也為研究其它氣動伺服系統(tǒng)的建模提供了一個新的思路。同時，文中利用Simulink的線性化工具對系統(tǒng)模型在具體工作位置作了線性化處理，為PlD控制器的參數(shù)設定提供了依據(jù)。 關于控制策略的研究，文中針對常規(guī)PID控制器對系統(tǒng)控制時在目標值附近出現(xiàn)的緩慢“爬行”振蕩問題，指出了這是由于氣體的壓縮性引起氣體壓力響應的滯后和氣缸非線性

4、摩擦力相互作用的結果，從而確定了復合智能積分PID控制策略，并獲得了理想的控制效果。同時，關于氣缸摩擦力的順饋補償控制，由于氣缸摩擦力無法直接實時測量獲得，因而不滿足順饋控制的基本要求，文中關于此點提出了兩種間接獲得實時測量的途徑，即由氣缸兩腔的壓力和活塞的加速度通過牛頓第二定理間接獲得，或者通過活塞速度利用所建立的氣缸摩擦力模型而間接獲得。最后，本文充分考慮到氣動系統(tǒng)的非線性和時變性，利用Simuljnk的PID控制器參數(shù)優(yōu)化工具，假