气缸定位系统的控制策略和应用
发布时间：2022-12-05 05:55
气动技术具有一系列显著优点:价格低廉,结构简单,工作可靠,无污染,气动技术在工业生产中得到了越来越广泛的应用,己成为自动化不可缺少的重要手段。 由于气体的可压缩性,气缸的摩擦力,比例阀的非线性以及系统参数易受环境的影响等这些特点在很大程度上增加了气动位置控制系统的控制难度,很难满足工业上高精度的定位要求。 《气缸定位系统的控制策略和应用》是SMC技术中心承接的国际交流合作课题项目之一。旨在设计与开发基于气动伺服的台面球X-Y轨迹控制系统,用来展示气动控制元件的产品性能,更可作为一个实验装置,为本科同学开设控制理论实践课程搭建一个良好的试验平台。 选用SMC公司的MQQTB16-50D直线气缸作为系统的执行元件,但其摩擦力的严重非线性和气缸两腔的非对称性等特点,加大了对该系统进行伺服控制的难度。本文的工作就是设计高性能的控制器对其进行任意点定位和连续轨迹跟踪控制,使其满足台面球X-Y轨迹控制系统的工作需要。 本文对阀控缸的气动位置特性进行了研究,建立了阀控缸系统的非
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 气动技术概述
1.3 气动位置控制技术概述
1.4 伺服系统中摩擦特性的概述
1.5 课题的研究意义
1.6 论文的主要内容
第二章 气动伺服系统的硬件构成
2.1 硬件平台结构及功能
2.1.1 气缸
2.1.2 电磁比例阀
2.1.3 电磁比例阀驱动器
2.1.4 数据采集卡
2.1.5 位移传感器
2.2 本章小结
第三章 气动系统的数学模型的推导
3.1 前言
3.2 阀控气缸系统建模
3.2.1 单自由度气缸伺服系统的数学模型
3.2.2 气缸摩擦力的数学模型
3.2.3 比例阀的流量连续性方程
3.2.4 比例阀的阀口流量方程
3.2.5 系统的开环传递函数
3.2.6 流量比例阀的数学模型
3.2.7 气动系统的总模型
3.3 本系统的数学模型
3.4 本章小结
第四章 XY 平台控制策略研究
4.1 引言
4.2 PID 控制原理及算法实现
4.2.1 PID 控制原理
4.2.2 数字PID 控制
4.2.3 基于PID 控制的系统仿真
4.3 模糊控制及其算法实现
4.3.1 模糊理论的基本概念
4.3.2 模糊PID 控制
4.3.3 基于模糊PID 控制的系统仿真
第五章 XY 平台控制系统快速原型软件设计
5.1 前言
5.2 快速原型方法概述
5.2.1 Simulink 与RTW
5.2.2 RTW 的概念
5.2.3 快速原型化的外部模式
5.3 实验快速原型化软件创建过程
5.3.1 选项设置
5.3.2 建立模型
5.4 本章小结
第六章 实时仿真实验及结果分析
6.1 气缸摩擦力的实验测试
6.2 数字PID 控制的位置跟踪和连续轨迹跟踪实验
6.3 模糊控制的实验结果与分析
6.3.1 阶跃和方波信号响应的模糊控制实验
6.3.2 正弦信号连续轨迹跟踪的模糊控制实验
6.4 XY 平台气缸定位系统在台面球装置中的应用
6.5 本章小结
第七章 总结
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]板球控制系统的PD型模糊控制算法研究[J]. 王赓,孙政顺. 电气传动. 2004(04)
[2]气压垂直伺服定位系统的实验研究[J]. 王燕波,包钢,李军,王祖温. 机床与液压. 2004(05)
[3]基于补偿原理的I-PD算法对气动位置伺服系统的控制[J]. 李小虎,杜彦亭,朱仁宗,董龙雷. 机床与液压. 2004(01)
[4]气动比例/伺服位置控制系统的摩擦力特性研究[J]. 陶国良,王宣银 ,杨华勇. 液压气动与密封. 2001(02)
[5]气动伺服定位技术及其应用[J]. 周洪. 液压与气动. 1999(01)
[6]气动位置控制系统的状态反馈调节[J]. 黄文梅. 湖南大学学报. 1990(01)
硕士论文
[1]气动机械手位置伺服控制系统及控制策略的研究[D]. 陈小俭.昆明理工大学 2005
[2]基于比例方向阀的气动位置控制系统控制策略的研究[D]. 查宏民.天津大学 2005
本文编号：3709820
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 气动技术概述
1.3 气动位置控制技术概述
1.4 伺服系统中摩擦特性的概述
1.5 课题的研究意义
1.6 论文的主要内容
第二章 气动伺服系统的硬件构成
2.1 硬件平台结构及功能
2.1.1 气缸
2.1.2 电磁比例阀
2.1.3 电磁比例阀驱动器
2.1.4 数据采集卡
2.1.5 位移传感器
2.2 本章小结
第三章 气动系统的数学模型的推导
3.1 前言
3.2 阀控气缸系统建模
3.2.1 单自由度气缸伺服系统的数学模型
3.2.2 气缸摩擦力的数学模型
3.2.3 比例阀的流量连续性方程
3.2.4 比例阀的阀口流量方程
3.2.5 系统的开环传递函数
3.2.6 流量比例阀的数学模型
3.2.7 气动系统的总模型
3.3 本系统的数学模型
3.4 本章小结
第四章 XY 平台控制策略研究
4.1 引言
4.2 PID 控制原理及算法实现
4.2.1 PID 控制原理
4.2.2 数字PID 控制
4.2.3 基于PID 控制的系统仿真
4.3 模糊控制及其算法实现
4.3.1 模糊理论的基本概念
4.3.2 模糊PID 控制
4.3.3 基于模糊PID 控制的系统仿真
第五章 XY 平台控制系统快速原型软件设计
5.1 前言
5.2 快速原型方法概述
5.2.1 Simulink 与RTW
5.2.2 RTW 的概念
5.2.3 快速原型化的外部模式
5.3 实验快速原型化软件创建过程
5.3.1 选项设置
5.3.2 建立模型
5.4 本章小结
第六章 实时仿真实验及结果分析
6.1 气缸摩擦力的实验测试
6.2 数字PID 控制的位置跟踪和连续轨迹跟踪实验
6.3 模糊控制的实验结果与分析
6.3.1 阶跃和方波信号响应的模糊控制实验
6.3.2 正弦信号连续轨迹跟踪的模糊控制实验
6.4 XY 平台气缸定位系统在台面球装置中的应用
6.5 本章小结
第七章 总结
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]板球控制系统的PD型模糊控制算法研究[J]. 王赓,孙政顺. 电气传动. 2004(04)
[2]气压垂直伺服定位系统的实验研究[J]. 王燕波,包钢,李军,王祖温. 机床与液压. 2004(05)
[3]基于补偿原理的I-PD算法对气动位置伺服系统的控制[J]. 李小虎,杜彦亭,朱仁宗,董龙雷. 机床与液压. 2004(01)
[4]气动比例/伺服位置控制系统的摩擦力特性研究[J]. 陶国良,王宣银 ,杨华勇. 液压气动与密封. 2001(02)
[5]气动伺服定位技术及其应用[J]. 周洪. 液压与气动. 1999(01)
[6]气动位置控制系统的状态反馈调节[J]. 黄文梅. 湖南大学学报. 1990(01)
硕士论文
[1]气动机械手位置伺服控制系统及控制策略的研究[D]. 陈小俭.昆明理工大学 2005
[2]基于比例方向阀的气动位置控制系统控制策略的研究[D]. 查宏民.天津大学 2005
本文编号：3709820
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jixiegongcheng/3709820.html