采用磁流變流體制動(dòng)裝置的氣動(dòng)位置控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、本文的研究目的在于利用簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)式氣壓傳動(dòng)系統(tǒng),通過(guò)施加磁流變流體(Magneto-rheological fluid,簡(jiǎn)稱(chēng)為MRF)制動(dòng)裝置,實(shí)現(xiàn)精度高、響應(yīng)快的氣動(dòng)位置控制系統(tǒng).磁流變流體是一種在表面活性劑作用下軟磁性材料顆粒在載液中形成的懸浮液,在磁場(chǎng)的作用下能夠在瞬間(ms級(jí))從自由流動(dòng)的牛頓流體轉(zhuǎn)變成具有一定可控屈服強(qiáng)度的賓漢(Bingham)塑性固體,而且轉(zhuǎn)變過(guò)程是可逆的.磁流變流體是一種新型的智能材料,利用磁流變流體的流變

2、特性,可制作各種實(shí)時(shí)控制的阻尼器、減震器和制動(dòng)器.本文利用磁流變流體的流變特性,設(shè)計(jì)了磁流變流體制動(dòng)裝置.它能夠克服機(jī)械式氣動(dòng)制動(dòng)閘和伺服閥的缺點(diǎn):復(fù)雜性,可壓縮性和對(duì)空氣質(zhì)量敏感等.氣缸與磁流變流體制動(dòng)裝置同軸放置,制動(dòng)裝置利用液體的流變性對(duì)氣缸施加較大的制動(dòng)力.制動(dòng)裝置的制動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)通過(guò)位移傳感器反饋的信號(hào)進(jìn)行控制,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣缸的位置控制.在磁流變流體的流變機(jī)理和工作模式的基礎(chǔ)上,對(duì)幾種磁流變流體制動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較,選擇了出力

3、大的壓力驅(qū)動(dòng)模式及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的直動(dòng)式磁流變流體制動(dòng)裝置用于氣動(dòng)位置控制系統(tǒng)中,并給出了該位置控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制原理.根據(jù)磁流變流體制動(dòng)裝置的工作模式,提出了磁流變流體制動(dòng)裝置的制動(dòng)力模型,為制動(dòng)力計(jì)算提供理論依據(jù).給出了氣動(dòng)位置控制系統(tǒng)的工作原理、邏輯控制模型和系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型.采用有限元法(FEA)對(duì)磁流變流體制動(dòng)裝置的磁場(chǎng)進(jìn)行分析,根據(jù)磁流變流體制動(dòng)力模型,對(duì)制動(dòng)力特性進(jìn)行了仿真計(jì)算,并給出了氣動(dòng)位置控制系統(tǒng)的位置精度與運(yùn)動(dòng)速度之間的