氣缸低速摩擦特性及其補(bǔ)償控制研究.pdf

1、氣缸作為氣動(dòng)系統(tǒng)中最常見(jiàn)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)之一，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化生產(chǎn)中。在許多工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合常常需要低速驅(qū)動(dòng)，此時(shí)氣缸的低速性能顯得尤為重要。如何通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)，研究其低速摩擦特性具有重要的意義。氣缸低速運(yùn)動(dòng)時(shí)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，這會(huì)影響氣缸的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。由于氣缸的爬行現(xiàn)象不可能完全消除，只能通過(guò)預(yù)測(cè)爬行工況區(qū)并設(shè)定合適的氣缸工作參數(shù)，使氣缸避免出現(xiàn)爬行。結(jié)合爬行的影響因素，研究爬行判別式具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。氣缸的爬行主要受低速時(shí)的摩擦力特性的影

2、響，通過(guò)補(bǔ)償控制算法來(lái)改善氣缸低速時(shí)的摩擦特性，可有效地降低摩擦力等因素對(duì)爬行的影響。
　　本文首先從摩擦學(xué)的角度對(duì)摩擦及爬行的機(jī)理和特性進(jìn)行了理論研究。分析了摩擦力產(chǎn)生的四個(gè)階段和爬行的力學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出氣缸低速爬行的物理模型。認(rèn)真分析了導(dǎo)致爬行的各個(gè)影響因素，完善了考慮Stribeck效應(yīng)的指數(shù)摩擦力模型。分析了補(bǔ)償控制的機(jī)制。
　　為了更好地研究氣缸低速摩擦特性，在AMESim仿真平臺(tái)中對(duì)原有的雙出桿氣缸模型

3、進(jìn)行了改進(jìn)，并建立了氣缸低速速度反饋控制仿真模型，分析了各因素對(duì)爬行的影響。
　　創(chuàng)建了氣缸低速摩擦特性和補(bǔ)償控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)，對(duì)電氣控制柜及其軟硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì)?；贚abVIEW8.0和DAQmx8.3編寫了控制程序，實(shí)現(xiàn)了對(duì)PXI控制器上下位機(jī)的控制。利用實(shí)驗(yàn)臺(tái)研究了氣缸低速爬行時(shí)的摩擦特性在供氣壓力、質(zhì)量負(fù)載、外力負(fù)載、活塞速度和節(jié)流方式等影響因素的變化情況，并通過(guò)與仿真分析比較驗(yàn)證了仿真模型的正確性。
　　在實(shí)驗(yàn)分析影響因

4、素的基礎(chǔ)上本文重點(diǎn)對(duì)氣缸低速時(shí)的摩擦力-速度特性進(jìn)行了研究，分析了氣缸低速時(shí)的動(dòng)靜摩擦特性，并通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析和擬合處理，分析不同壓力負(fù)載下摩擦力-速度特性曲線的變化情況，得出了特定工況下的摩擦力的精確數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用因次分析對(duì)考慮主要因素的摩擦力進(jìn)行了研究，得出對(duì)系列缸通用的摩擦力模型，對(duì)實(shí)際研究具有一定的意義。本文還主要研究了氣缸低速爬行判定的理論，得出了通過(guò)第一波谷、第二波峰的波幅爬行判別式并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該判別式的正確性。最后通過(guò)補(bǔ)