气动机械手速度伺服控制系统的研究

【摘要】：气动系统具有结构相对简单、无污染、工作可靠、传动速度快、维护方便等一系列显著的优势,被广泛应用于机械制造业及其它行业中。然而由于受到气压传动技术本身固有的特性,如气体的压缩性大、气缸运动时的摩擦力非线性、比例伺服阀阀口流量的非线性等因素的影响,使得气动系统的控制精度、响应速度和稳定性难以达到理想的效果,从而限制了气动技术的更广泛的应用。随着控制理论和技术的发展应用,在气动系统中采用适宜的控制策略,使得系统的动静态特性得到进一步提高成为了可能。 本文总结和阐述了气动伺服控制和气动机械手技术的发展概况。在分析造成气动系统非线性因素的基础上,建立了气动机械手速度伺服系统的数学模型。采用了适宜的控制策略,对该系统进行了仿真分析研究,得到比较理想的控制效果。 分析研究了气动伺服系统的气缸摩擦力特性,气动比例伺服阀的非线性以及气缸最小爬行速度的确定方法,并选择相应的气动元件构成气动机械手速度伺服系统。通过合理的线性化处理方法,对该系统进行了分析研究。 在分析研究气缸和比例伺服阀机理的基础上,建立了气动机械手速度伺服控制系统的数学模型,并分析研究了气动伺服控制系统常用的控制策略的特点。针对PID控制、神经网络控制及PID和神经网络相结合的控制策略的不足之处,提出了一种适宜的控制策略即单变量PID神经元网络(SPIDNN)控制策略。对其结构和计算方法进行了分析,建立了基于单变量PID神经元网络控制的气动、机械手速度伺服控制系统。 利用MATLAB/Simulink仿真软件和AMESim与MATLAB/Simulink软件联合仿真的方式对气动机械手速度伺服控制系统进行仿真研究。通过对基于PID控制和基于单变量PID神经元网络控制的系统的仿真结果对比可以看出,后者比前者具有更好的动静态特性。 本文最后总结了气动机械手速度伺服控制系统的研究工作,并提出在以后时间里研究的重点和方向。

【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP241