普通氣缸伺服控制系統(tǒng)的研究及其在自動(dòng)織樣機(jī)中的應(yīng)用.pdf

1、氣動(dòng)系統(tǒng)以其清潔無污染、結(jié)構(gòu)簡單、成本相對低廉、操作方便、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)，己成為工業(yè)自動(dòng)化不可缺少的重要手段。近幾十年來，世界各國對氣動(dòng)技術(shù)的研究廣泛開展，隨著電—?dú)?比例伺服控制技術(shù)的出現(xiàn)，使氣動(dòng)系統(tǒng)從邏輯控制領(lǐng)域擴(kuò)展到伺服控制領(lǐng)域，拓寬了氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用范圍。然而，目前應(yīng)用于自動(dòng)織樣機(jī)上的氣動(dòng)系統(tǒng)仍是傳統(tǒng)的機(jī)械調(diào)定式兩點(diǎn)可靠定位方式，使織樣機(jī)的性能受到了較大限制。為提高自動(dòng)織樣機(jī)的性能，本文提出了氣動(dòng)伺服控制技術(shù)在自動(dòng)織樣機(jī)中的

2、應(yīng)用。 本文根據(jù)自動(dòng)織樣機(jī)的工作需要，選用單出桿雙作用普通氣缸作為系統(tǒng)的執(zhí)行元件，但其摩擦力的嚴(yán)重非線性和氣缸兩腔的非對稱性等特點(diǎn)，加大了對該系統(tǒng)進(jìn)行伺服控制的難度。本文的工作就是設(shè)計(jì)高性能的控制器對其進(jìn)行任意點(diǎn)定位和連續(xù)軌跡跟蹤控制，使其滿足自動(dòng)織樣機(jī)的工作需要。主要內(nèi)容如下： 首先，分析了現(xiàn)有織樣機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)存在的問題，提出了采用氣動(dòng)伺服控制技術(shù)的解決方案。通過分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理，建立了應(yīng)用于自動(dòng)織樣機(jī)的單氣缸伺

3、服控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺，采用Labview和Matlab混合編程環(huán)境實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制功能。建立了該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行了簡化，該模型表明系統(tǒng)具有高階非線性。通過大量實(shí)驗(yàn)對氣缸的摩擦力進(jìn)行了測試，同時(shí)，測定了比例閥的實(shí)際中位電壓和系統(tǒng)的動(dòng)作死區(qū)電壓；并對系統(tǒng)的輸入輸出特性有了較深刻的理解，為系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。 其次，設(shè)計(jì)了PID控制器并對多種輸入信號的系統(tǒng)響應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)PID控制器在該非線性系統(tǒng)中的不足并對其進(jìn)

4、行了改進(jìn)，在對正弦信號的連續(xù)軌跡跟蹤控制時(shí)，采用帶摩擦力前饋補(bǔ)償?shù)腜ID控制器取得了一定效果，但從總體上看，誤差仍很大且穩(wěn)定性很差；對階躍響應(yīng)的爬行振蕩現(xiàn)象和方波響應(yīng)的不穩(wěn)定性問題，PID控制器都難以有效解決。 為解決實(shí)驗(yàn)中的上述問題，本文設(shè)計(jì)了模糊控制器并進(jìn)行大量的重復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，該模糊控制器很好地解決了階躍響應(yīng)的爬行振蕩和方波響應(yīng)的不穩(wěn)定性等問題，提高了正弦跟蹤響應(yīng)的精度，并在一定頻率范圍內(nèi)都得到了較高精度的正弦跟蹤響應(yīng)