氣缸低速摩擦特性及其補償控制研究.pdf

1、氣缸作為氣動系統(tǒng)中最常見的執(zhí)行機構之一，廣泛應用于自動化生產中。在許多工業(yè)應用場合常常需要低速驅動，此時氣缸的低速性能顯得尤為重要。如何通過仿真和實驗，研究其低速摩擦特性具有重要的意義。氣缸低速運動時有時會出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，這會影響氣缸的運動平穩(wěn)性。由于氣缸的爬行現(xiàn)象不可能完全消除，只能通過預測爬行工況區(qū)并設定合適的氣缸工作參數(shù)，使氣缸避免出現(xiàn)爬行。結合爬行的影響因素，研究爬行判別式具有實際的應用價值。氣缸的爬行主要受低速時的摩擦力特性的影

2、響，通過補償控制算法來改善氣缸低速時的摩擦特性，可有效地降低摩擦力等因素對爬行的影響。
　　本文首先從摩擦學的角度對摩擦及爬行的機理和特性進行了理論研究。分析了摩擦力產生的四個階段和爬行的力學模型，并在此基礎上推導出氣缸低速爬行的物理模型。認真分析了導致爬行的各個影響因素，完善了考慮Stribeck效應的指數(shù)摩擦力模型。分析了補償控制的機制。
　　為了更好地研究氣缸低速摩擦特性，在AMESim仿真平臺中對原有的雙出桿氣缸模型

3、進行了改進，并建立了氣缸低速速度反饋控制仿真模型，分析了各因素對爬行的影響。
　　創(chuàng)建了氣缸低速摩擦特性和補償控制實驗臺，對電氣控制柜及其軟硬件進行了設計?；贚abVIEW8.0和DAQmx8.3編寫了控制程序，實現(xiàn)了對PXI控制器上下位機的控制。利用實驗臺研究了氣缸低速爬行時的摩擦特性在供氣壓力、質量負載、外力負載、活塞速度和節(jié)流方式等影響因素的變化情況，并通過與仿真分析比較驗證了仿真模型的正確性。
　　在實驗分析影響因

4、素的基礎上本文重點對氣缸低速時的摩擦力-速度特性進行了研究，分析了氣缸低速時的動靜摩擦特性，并通過對實驗數(shù)據(jù)分析和擬合處理，分析不同壓力負載下摩擦力-速度特性曲線的變化情況，得出了特定工況下的摩擦力的精確數(shù)學模型。應用因次分析對考慮主要因素的摩擦力進行了研究，得出對系列缸通用的摩擦力模型，對實際研究具有一定的意義。本文還主要研究了氣缸低速爬行判定的理論，得出了通過第一波谷、第二波峰的波幅爬行判別式并實驗驗證了該判別式的正確性。最后通過補