气动伺服定位技术及其应用

《气动伺服定位技术及其应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、18液压与气动1999年第1期3设计·研究气动伺服定位技术及其应用33周洪1前言载重量及气源压力等),SPC100即可自动地完成其反随着工业自动化技术的发展,传统气动系统只能馈控制参数计算和优化。因此用户无需掌握复杂的控在两个机械设定位置可靠定位并且其运动速度只能靠制技术和气体力学等方面知识即可操作气动伺服定位单向节流阀单一设定的状况,经常无法满足许多设备系统。这一成果改变了只有专家才能对气动伺服定位的自动控制要求。因而电2气比例和伺服控制系统,特系统进行操作和调整的传统局面。别是定位系统得到了越来越广泛的应用。因为采用电2系统描述以及最优控制参数的理

2、论设计2气伺服定位系统可非常方便地实现多点无级定位(柔一个气动伺服定位系统主要由4部分元件组成性定位)和无级调速,此外,利用伺服定位气缸的运动(见图1)。速度连续可调性以替代传统的节流阀加气缸端位缓冲器方式,可以达到最佳的速度和缓冲效果,大幅度降低气缸的动作时间,缩短工序节拍,提高生产率。虽然对气动伺服定位系统的学术研究可追溯到80年代初期,但真正实现其工业实用化却是近几年的事。关键的技术困难是状态反馈控制参数的优化设定十分复杂,难以被一般的用户掌握。由于缺乏具有工程可靠度的参数优化算法,目前一般在市场能得到的气动伺服定位系统其控制参数往往是预先在生产

3、厂家设定的,即根据用户提出的使用要求,由厂家提供整套已图1气动伺服定位系统的组成和工作原理调试完毕的系统。同时,为了容易地得到令人满意的控在液压、气动领域人们常常用到“比例阀”和“伺服制结果,往往要对所采用的气缸进行特殊设计,以使其阀”这两个概念。作为控制阀的功能,“比例阀”和“伺服摩擦特性得到优化(见图5)。这种系统在应用中的局阀”是完全一致的:它们都是用来将连续的电信号转换限性是十分明显的:为连续的液压、气动信号。而两者的区别在于阀的动态び大幅度增加气动伺服定位系统的成本,缩短其性能以及其电2机械转换器的结构,在现实中容易引起寿命并且气缸的最大运动

4、速度受到限制;混淆。び用户选择气缸的机械结构时受到很大的限制,び按动态特性区分,动态响应频率高的称为伺服因为并不是每种机械结构的特种气缸都能在市阀,低的被称为比例阀。场上找到的;び按电2机械转换器的结构形式区分,采用动圈式び由于用户得到的是一套他们无法自行重新调整原理电2机械转换器的阀被称为伺服阀,采用动的系统,因此当一些重要使用参数改变时(如负铁式原理的被称为比例阀。载质量),必须请厂家派人对控制参数重新调引起概念混淆的原因是,有时采用特殊结构动铁整,既费时又费钱。式电2机械转换器的阀可达到比一般采用动圈式原理本文将系统地介绍一种达到工业实用化的气动

5、伺电2机械转换器更高的动态特性。FESTO提供的服定位系统智能控制器——SPC100,用户只需要给入MPYE系列电2气比例ö伺服方向阀(图2)的动态、静最基本的元件尺寸和运行数据(如气缸行程和缸径,负态特性如表1所列。该阀采用了动铁式双向电磁铁,因而具备结构简单、价格低廉、工作可靠等优点,另一方3收稿日期980413面通过特殊设计,使其动态特性远高于一般的动圈式33FESTO(中国)有限公司1999年第1期液压与气动19伺服阀。缸,其最高容许运动速度可达3mös,因此采用这种气缸可以更充分地利用气动伺服定位系统高速的优点,降低节拍时间,提高设备的工作效

6、率。DGPL型气缸可供的活塞直接尺寸系列Ÿ8～Ÿ80。在该型气缸上还可集成位移传感器(DGPLI型)。此外,在气动伺服定位系统中还可以使用叶片式摆动气缸(DSM型或DSR型),实现0°～250°度范围内转角的自由定位。图2气动伺服ö比例方向流量阀表1MPYE型气动伺服方向阀特性最大输出流量响应频率(Hz)零位泄漏型号(Lömin)(100%输入信号(Lömin)(标准状态下)下,-3dB)MPYE252M51001255MPYE2521ö8LF35010015MPYE2521ö8HF70010020a1模拟式位移传感器b.数字式位移传感器MPYE252

7、1ö414009025图4位移传感器MPYE2523ö820006530气缸的活塞位置通过位移传感器连续转换为电信号。图4a是一种电位器式模拟式位移传感器,其输出气缸的摩擦特性对气动伺服定位系统的性能影响电压随着测量头的位置在0～10V伏之间连续变化。较大,一般标准气缸的运动速度2摩擦力特性如图5的这种传感器的优点是价格较低,与控制器的接口容易曲线A所示,当气缸在静止状态时摩擦力较大,而一实现,同时便于采用模拟式微分单元产生速度、加速度旦它开始运动时摩擦力急剧下降,在达到一定速度后信号;其缺点是存在磨损和测量准确度较低。图4b是又随着速度上升而增加。这

8、一摩擦特性产生了气缸在一种数字式位移传感器,它的工作原理是:低速运动时的爬行现象,同时影响气动