基于电反馈的气动数字压力阀的研究
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摘要
随着数字化控制技术的快速发展,直接数字化控制是目前研究较多的一种针对数字/伺服阀控压力系统的控制方法。本文针对现有的数字/伺服阀存在的一些不足,在原有数字阀的基础上设计出了一种新型气动数字压力阀,该数字压力阀结构简单,抗污染能力强,成本低,能连续控制,能够满足新型气动柔性驱动器FPA及其应用研究的需要,并且能够普遍地应用在工业用气压控制系统中。
本文建立了气动数字压力阀及基于该阀的压力控制系统的数学模型,在该数学模型的基础上进行了仿真实验,分析了系统中各个参数对压力控制系统的影响,为进一步完善数字压力阀控压力系统的性能奠定了理论基础。
根据不同的控制需求,使用Labview设计编写了气动数字压力阀控压力系统的控制软件,并对压力控制系统进行了较为详尽的开/闭环控制实验研究。研究结果表明,基于气动数字压力阀的压力控制系统开环压力输出稳定可控,在闭环控制的情况下,系统压力响应迅速,稳态误差小,其研究结果在期望内,符合本实验室应用需求。
通过与SMC电气比例阀的实验控制效果对比,证实气动数字压力阀在控制效果上更胜一筹。
Along with the rapid development of digital control technology, direct digital control technology has been popular studied on control of the digital\servo valve pressure control system. In this paper, based on the original digital valve, a new type of pneumatic digital pressure valve has been designed, in order to conquer many shortcomings of the present digital\serve valve. The new valve has a simple structure, powerful antipollution function and low cost, and it can be continuously controlled. This valve will be able to meet the demand of the study on the FLEXIBLE PNEUMATIC ACTUATOR FPA, and can be widely applied to industrial pneumatic control system.
Based on the established mathematic model, simulation and analyses were done to testify the dynamic properties of the valve and the pressuring characteristics of the experimental system; the theoretical foundation has been laid for further improvement of the experimental system.
A control program has been designed by Labview to control the experimental system according to the different control needs. The result of open/closed loop control experiment based on the experimental system indicates that the new valve has great pressure response characteristic.
The result of using the SMC electric proportional valve and digital pressure valve to control the pressure system separately indicate that the digital pressure valve' s capability is even better.
本文建立了气动数字压力阀及基于该阀的压力控制系统的数学模型,在该数学模型的基础上进行了仿真实验,分析了系统中各个参数对压力控制系统的影响,为进一步完善数字压力阀控压力系统的性能奠定了理论基础。
根据不同的控制需求,使用Labview设计编写了气动数字压力阀控压力系统的控制软件,并对压力控制系统进行了较为详尽的开/闭环控制实验研究。研究结果表明,基于气动数字压力阀的压力控制系统开环压力输出稳定可控,在闭环控制的情况下,系统压力响应迅速,稳态误差小,其研究结果在期望内,符合本实验室应用需求。
通过与SMC电气比例阀的实验控制效果对比,证实气动数字压力阀在控制效果上更胜一筹。
Along with the rapid development of digital control technology, direct digital control technology has been popular studied on control of the digital\servo valve pressure control system. In this paper, based on the original digital valve, a new type of pneumatic digital pressure valve has been designed, in order to conquer many shortcomings of the present digital\serve valve. The new valve has a simple structure, powerful antipollution function and low cost, and it can be continuously controlled. This valve will be able to meet the demand of the study on the FLEXIBLE PNEUMATIC ACTUATOR FPA, and can be widely applied to industrial pneumatic control system.
Based on the established mathematic model, simulation and analyses were done to testify the dynamic properties of the valve and the pressuring characteristics of the experimental system; the theoretical foundation has been laid for further improvement of the experimental system.
A control program has been designed by Labview to control the experimental system according to the different control needs. The result of open/closed loop control experiment based on the experimental system indicates that the new valve has great pressure response characteristic.
The result of using the SMC electric proportional valve and digital pressure valve to control the pressure system separately indicate that the digital pressure valve' s capability is even better.
引文
[1]阮健.电液(气)直接数字控制技术[M].杭州:浙江大学出版社,2000.
[2]黄人豪,濮凤根.液压控制技术回顾与发展[J].北京:液压气动与密封,2002,12(6).
[3]陆一心,顾建,凌智勇.液压与气动技术[M].北京:化学工业出版社,2004,10.
[4]张利平.液压传动与控制[M].西安:西北工业大学出版社,2005.
[5]许福玲。液压与气压传动[M]。北京:机械工业出版社,2004.
[6]张强,王即武,王仁人。气动位置控制技术的发展[J]。农业装备与车辆工程2006(1).
[7]姜继海,宋锦春,高常识.液压与气压传动[M].北京:高等教育出版社,2002,1-16.
[8]杨尔庄.现代传动技术展望[J].2003年国际流体传动技术及市场发展研讨会论文汇编.
[9]屈圭.液压与气压传动[M]。北京:机械工业出版社,2002.
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[11]彭太江,杨志刚,阚君武,程光明.电_气比例伺服技术现状及其发展[J].农业机械学报,2005,6(6):126-130.
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[15]吴文静,刘广瑞.数字化液压技术的控制方法研究[J].北京:液压气动与密封,2007(6).
[16]吴文静,刘广瑞.数字化液压技术的发展趋势[J].矿山机械,2007(8).
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[26]李胜,朱小平,阮健,裴翔.2D数字压力阀[J].浙江工业大学学报,第31卷,第3期,2003.
[27]阮健,李胜,杨继隆.液压及气动阀直接数字控制的新途径[J].中国机械工程2000,11(3):317-320.
[28]Li S,Ruan J,Burton R,Ukrainetz P,Bitner D.2D Digital Simplified Flow Valve.Proceedings[23]of the Fourth International Symposium on Fluid Power Transmission and Control(ISFP'2003).
[29]Pei X,Zheng J J,Yang J L,Ruan J,Burton R Ukrainetz P.2D Pneumatic Digital Servo Valve.Proceedings of the Fifth International Conference on Fluid Power Transmission and Control(ICFP'2001).
[30]杨庆华,陈刚,周泉,等.一种新型弯曲关节的建模研究[J].浙江工业大学学报,2003,31(1):92-96.
[31]徐生 气动柔性手指的运动分析及其控制研究,浙江工业大学硕士学位论文,2005.
[32]杨庆华 基于气动柔性驱动器的气动柔性关节及其应用研究,浙江工业大学博士学位论文,2005.
[33]周全 柔性气动球关节的设计和控制研究,浙江工业大学硕士学位论文,2003.
[34]李增芳 基于人工智能和虚拟仪器技术的发动机故障诊断专家系统研究,浙江大学博士学位论文,2004.
[35]史君成,张淑伟,律淑珍.LabWindows虚拟仪器设计[M].北京:国防工业出版社,2007.
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