气液联控伺服系统的位置控制
气压伺服系统由于其介质的不易燃、不易爆，系统抗电磁干扰和抗辐射能力强，工作介质无污染，适于在恶劣环境下工作等一些特点，在自动化和军事领域都得到了应用。其结构简单，价格低廉，操作方便，日益受到人们的重视。但因为气体的可压缩性和低粘性，导致气压伺服系统固有频率低、阻尼比小、定位精度和定位刚度低、低速性能差，使得气压伺服技术的应用受到限制。 气液联控伺服系统正是基于克服或者补偿气体介质的根本缺点，将可压缩性小、粘度较大的液体介质引入到常规气压伺服系统中，并进行控制而构成的一种新型的气、液介质复合控制系统。 论文首先综述了近年来气压伺服系统的研究和发展状况，考虑到气液联控伺服系统的成本和控制的可能性，确定采用气液高速开关阀作为系统的控制阀，应用脉宽调制(PWM，Pulse Width Modulation)方法进行控制。论文介绍了高速开关阀的开关过程和阀的驱动方式。介绍了目前最常用的流体脉冲控制方法—脉宽调制的机理。介绍了PWM信号的软件生成方法，并由此证明，高速开关阀可以实现流量与控制量成正比的模拟控制所能实现的伺服控制功能。 论文基于易于进行分析的对称结构的高速开关阀阀控气缸，建立了气压伺服系统动力机构的数学模型，分析了其主要性能参数，提出了提高纯气动伺服系统阻尼比的方法，并从理论上分析了其实现的可能性。同时深入分析了摩擦力的性质，指出低速爬行的原因，并且建立了摩擦力模型，实行摩擦力前馈补偿，提高了系统的定位精度，对系统的性能进行了一定的改善。 论文详细说明了气液联控伺服系统的原理、结构和控制特点。分别建立了气液联控伺服系统的状态方程。试图将纯气动的压力反馈，以及摩擦力补偿运用到气液联控伺服系统中，并做了一定的理论分析。 论文介绍了最常用的PID计算机控制算法，分析了PID各个参数对系统的影响，并且分别运用PID控制方法进行了仿真与试验。在原有的软件的基础上作了一定的修改，试验结果符合预期的效果。 论文进行了常规气压伺服系统、液体固定阻尼式气液联控伺服系统、气体开关式气液联控伺服系统和气液并联控制气液联控伺服系统对阶跃、正弦等典型信号的跟踪对比实验。实验结果充分证明了气液联控伺服系统是一种全新的气压伺服系统，它能够实现常规气压伺服系统难以实现的高精度、高刚度和良好的低速性能。同时说明了摩擦力前馈补偿能够从一定程度上改善系统的性能，进一步提高系统的定位精度。
气液联控伺服系统;脉宽调制法;压力反馈;位置控制;摩擦力模型
哈尔滨工业大学
硕士
机械电子工程
赵克定
2006
中文
TP271.3
68
2013-03-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）