摆动伺服气缸定位控制策略与实验研究.pdf

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1、２０１４年１２月机床与液压Ｄｅｃ?２０１４第４２卷第２３期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ?４２Ｎｏ?２３ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?１００１－３８８１?２０１４?２３?０１９摆动伺服气缸定位控制策略与实验研究柏宗春，李小宁（南京理工大学机械工程学院，江苏南京２１００９４）摘要：针对目前普通摆动气缸不能实现行程中任意点准确定位的问题，研制了摆动伺服气缸。构建摆动伺服气缸控制子系统，对摆动伺服气缸控制特性进行分析，研究利用ＢＰ神经网络对阻尼角度进行预测，为有效抑制定位过程中的

2、扰动实现精确定位，提出阻尼角度动态补偿的定位控制策略。对摆动伺服气缸性能试验结果表明：在采用阻尼角度动态补偿的定位控制策略下摆动伺服气缸既保持气压传动高速特性又实现行程范围内任意位置的快速、精确定位，实验表明阻尼定位均能在０?１５ｓ内实现，且过程平稳无速度突变，实际位移无超调和震荡，定位误差在±１?０°以内。关键词：摆动伺服气缸；快速定位；阻尼角度；动态补偿中图分类号：ＴＰ２７３，２０２文献标识码：Ａ文章编号：１００１－３８８１（２０１４）２３－０７９－５ＣｏｎｔｒｏｌＳｔｒａｔｅｇｙａｎｄＥｘｐｅｒ

3、ｉｍｅｎｔａｌＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＰｎｅｕｍａｔｉｃＲｏｔａｒｙＳｅｒｖｏＣｙｌｉｎｄｅｒＢＡＩＺｏｎｇｃｈｕｎ，ＬＩＸｉａｏｎｉｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＮａｎｊｉｎｇＪｉａｎｇｓｕ２１００９４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｅｄａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｔｏａｎａｒｂｉｔｒａｒｙｐｏｉｎｔｉｎｔｈｅｔｒａｖｅｌｗａｓｎｏｔａｂｌｅｔｏｂｅｐｒｅｃｉｓ

4、ｅｏｆｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｒｏｔａｒｙｃｙｌｉｎｄｅｒａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ａｐｎｅｕｍａｔｉｃｒｏｔａｒｙｓｅｒｖｏｃｙｌｉｎｄｅｒｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｕｂｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅｒｏｔａｒｙｓｅｒｖｏｃｙｌｉｎｄｅｒｗａｓｃｏｎｓｔｒｕｃ⁃ｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｒｏｔａｒｙｓｅｒｖｏｃｙｌｉｎｄｅｒｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｄａｍｐｉｎｇａｎｇｌｅｗａｓｐｒｅｄｉｃｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇＢＰｎｅｕｒ

5、ａｌｎｅｔｗｏｒｋ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓｕｐｐｒｅｓｓｔｈｅｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｄｕｒｉｎｇｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｎｄａｃｈｉｅｖｅｐｒｅｃｉｓｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔ⁃ｅｇｙｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｂｙｕｓｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｔｏｄａｍｐｉｎｇａｎｇｌｅ．Ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｃｙｌｉｎｄｅｒｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｄａｍｐｉｎ

6、ｇａｎｇｌｅｄｙｎａｍｉｃｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ，ｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｐｎｅｕｍａｔｉｃｈｉｇｈｓｐｅｅｄｏｆｔｈｅｃｙｌｉｎｄｅｒｗｅｒｅｎｏｔｏｎｌｙｋｅｐｔ，ｂｕｔａｌｓｏｔｈｅｃｙｌｉｎｄｅｒｗａｓａｂｌｅｔｏｂｅｐｏｓｉｔｉｏｎｅｄｒａｐｉｄｌｙａｎｄｐｒｅｃｉｓｅｌｙｔｏａｎａｒｂｉｔｒａｒｙｐｏｉｎｔｗｉｔｈｉｎｒａｎｇｅ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｄａｍｐ⁃ｉｎｇｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｃａｎａｌｌｂｅａｃｈｉｅｖｅｄｉｎ０?１５ｓ，ｗｉｔｈｓｍｏｏｔｈｓｐｅｅ

7、ｄａｎｄｗｉｔｈｏｕｔｄｙｎａｍｉｃｍｕｔａｔｉｏｎｓ，ａｎｄｔｈｅａｃｔｕａｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｉｓｗｉｔｈｏｕｔｏｖｅｒｓｈｏｏｔａｎｄｎｏｎ⁃ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｅｒｒｏｒｉｓｗｉｔｈｉｎ±１?０°．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｎｅｕｍａｔｉｃｒｏｔａｒｙｓｅｒｖｏｃｙｌｉｎｄｅｒ；Ｒａｐｉｄｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ；Ｄａｍｐｉｎｇａｎｇｌｅ；Ｄｙｎａｍｉｃｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ０前言特性为代价，且定位刚度低，容易受外界干扰不能实目前在工业自动化中应用的气动系统主要

8、是顺序现工业应用。因此研究一种新型的摆动气缸使其依靠动作的控制系统，大多数执行元件只能在始末端定自身装置实现在行程中任意位置的快速、高精度定位位。随着工业自动化的广泛应用和制造业降低成本，对于气动技术在位置控制领域的研究有着重要意［１－５］增加利润的需求，人们提出了用低成本的具备行程中义。任意位置定位功能的气动执行元件代替电气伺服执行１摆动伺服气缸结构元件的新要求。摆动气缸是一种在小于３６０°范围内气体介质的低阻尼特性实现了气压传动高速特性作往复摆动转动