气动伺服机间输送机的研制

论文摘要

气动技术具有一系列显著优点,在工业生产中得到了越来越广泛的应用,已成为自动化不可缺少的重要手段。进入90年代后,气动技术更突破传统死区,经历着飞跃性进展。气动伺服技术作为本学科的前沿研究领域,备受重视。气动伺服技术已能使执行原件实现快速软停止和任意点高精度定位。基于现代工业物流自动化的需要,本文研发了一种新型的气动伺服输送机。 在对气体进行热力学分析的基础上利用热力学定理、牛顿力学定理和电工学定理建立了系统的数学模型,为对系统进行深入的分析与讨论提供了基础与依据。同时对气动比例阀的特性进行了较为深入的研究,为伺服控制系统的快速软停止和高精度的定位控制提供了理论基础,改善系统性能提供了指针。针对阀控缸建立数学模型,以工控机为平台利用MCGS组态软件编写控制面板,A/D、D/A采集卡对数据采集,传感器检测气缸活塞的实时位置,从而利用气动伺服定位系统的PID增益算法,调节不同的比例、积分、微分系数,利用vc++编写自适应控制程序,根据气动伺服定位系统的闭环零—极点配置原理求出最佳状态反馈增益。利用MATLAB对系统的仿真,理论上达到了预期的效果,通过试验研究,获得良好的控制效果,证明理论模型正确、控制方法可行。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 气动技术的发展状况
• 1.1.1 国际上气动技术的起源与发展历程
• 1.1.2 国内气动技术的发展趋势
• 1.1.3 气动伺服技术的发展
• 1.2 气动技术的应用
• 1.2.1 气动技术在工业自动化中的应用
• 1.3 本课题的来源及意义
• 1.3.1 冲压车间的基本任务
• 1.3.2 冲压车间需要改进的机间输送机
• 2 输送机的方案拟定及设计
• 2.1 输送机设计、使用要求
• 2.2 几种传动形式的特点及应用范围
• 2.3 气动伺服传动方案的确定
• 2.3.1 目前所用方案存在的主要问题
• 2.3.2 伺服气动的优点
• 2.3.3 气动伺服控制系统设计
• 2.3.4 气动伺服机间输送机结构设计
• 3 气动伺服定位系统的数学建模及仿真
• 3.1 气缸的动静态特性分析
• 3.1.1 气缸的静特性
• 3.1.2 气缸动态特性分析及建模
• 3.2 气动伺服定位系统的数学模型
• 3.2.1 己知负载情况及运动参数
• 3.2.2 确定工作气缸的工作压力和尺寸
• 3.2.3 确定气体质量流量
• 3.2.4 计算滑阀的最大开启量
• 3与c₄'>3.2.5 零位系数c₃与c₄
• 3.2.6 阀控气缸回路开环传递函数、频率及阻尼比
• 3.3 系统的仿真
• 3.3.1 Matlab在系统仿真中的应用
• 3.3.2 Matlab的几个特色
• 3.3.3 对阀控缸开环及闭环传递函数用Matlab仿真
• 4 控制策略的研究
• 4.1 引言
• 4.2 控制策略综述
• 4.2.1 经典控制方法
• 4.2.2 现代控制方法
• 4.3 PID算法
• 4.3.1 数字PID基本算法
• 4.3.2 PID的位置算法
• 4.3.3 PID的增量式算法
• 4.4 控制器的设计
• 4.4.1 频率校正
• 5 气动伺服输送机的设计和试验研究
• 5.1 试验样机的设计
• 5.1.1 试验样机设计要求
• 5.1.2 气动回路的设计及气动元件的选择
• 5.2 MCGS组态软件实现系统控制
• 5.3 试验结果
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录