气体静压节流器高准确度气压源的研制.pdf

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1、2014年第3期液压与气动27doi：10．11832／j．issn．1000—4858．2014．03．006气体静压节流器高准确度气压源的研制程阳，李东升，李加福，胡佳成(中国计量学院计量测试工程学院，浙江杭州310018)摘要：高压气体润滑方式在超精密领域得到了广泛应用。传统的气压源存在供气量少或稳定性差的缺点，难以满足当前气体静压节流器所需的高压力稳定度的气源要求，为此采用二级串联控制方法以及模糊PID算法设计了一种仪用高稳定度气压源系统。首先对该系统的软、硬件设计方案进行了简单介绍，其次对气压源整体性能进行了相关实验。实验结果表明：当气体流量在0～15L／min范围时，该系

2、统可获得高稳定的气体压力，且相对误差小于1．14％。关键词：高稳定度气压源；模糊PID；二级串联；气体静压节流器中图分类号：TH138：TP271．3文献标志码：B文章编号：10004858(2014)03-0027-05TheDesignofStablePressureSourcewithHighAccuracyforAerostaticRestrictorCHENGYang，LIDong—sheng，LIJia-fu，HUJia—cheng(CollegeofMetrology&MeasurementEngineering，ChinaJiliangUniversity，Hangz

3、hou，Zhejiang310018)Abstract：Thelubricationmethodofhighpressuregashasbeenwidelyappliedininultra-precision．Therefore，traditionalpressuresourcecannotsatisfiedwithaerostaticrestrictorbecauseofitslessgas--supplyandpoorstabili-ty．Astablepressuresourcewithhighaccuracyforaerostaticrestrictorusingtwoser

4、iescontrolschemeandfuzzyPIDalgorithmwasdesigned．Thesoftwareandhardwareofstablepressuresourceareintroduced．Andtheexperi—mentalresultsofoverallperformanceofthegassourceareanalyzed．Theresultsshowthat：Thesystemcanobtainaidealstablegaspressure，andtherelativeerrorislessthan1．14％whenflowratewithinthes

5、cope0f0～15I／min．Keywords：stablepressuresource，fuzzyPIDcontrol，twoseriescontrol，aerostaticrestfictor引言由空气的可压缩性带来的稳定性差以及阀口流动的非气体静压润滑技术在涉及超精密机床和微电子设线性等J。考虑到某些用气元件和设备对气压控制备等精密设计与测量领域中得到广泛应用⋯。作为精度和控制稳定性的要求越来越高J，同时由于气体核心部件之一的气体静压节流器的性能直接制约着定在压缩过程中其压力值呈非线性状态，再加增压泵工位和回转部件精度的提高。正常工作时，节流器的气作过程中的排气和放气对气压影

6、响较大，若仅采用一膜厚度大约只有十几微米，保证气膜厚度的稳定性变个闭环控制回路，难以消除前端供气系统和增压设备得尤为重要。实验已经证明气源压力的波动是引起气工作时对气体压力产生的波动。针对以上难点，提体静压导轨中气膜振动的主要因素之一l2J。因此气源的稳定性便成为一种制约气体静压节流系统性能的收稿Et期：2013-09-15关键因素，急需设计一种高准确度稳压气源。基金项目：国家自然科学基金资助项目(51075378)稳压气源属于气动技术范畴，目前气动技术在各作者简介：程阳(1990一)，男，江西抚州人，研究生，主要从事个领域的应用越来越广泛，气动系统存在固有缺点，如气体润滑技术研究工

7、作。28液压与气动2014年第3期。．lI南储榔rr——r1⋯Ⅱ。球阀4z魂臭计球阀输出lo一一—(兰>．_—嗥球阀6ll球阀5球阀8输出2。一-—————传感器2兰图1稳压气源系统气路图m了大容量串联气罐的设计思想，并结合模糊PID控制算法研制了一套高准确度稳压气源。1稳压气源的结构设计输二级串联控制稳压气源的工作原理如图l所示：假设系统开始处于平衡状态，若设定压力值小于储气罐内气体实测压力值，计算机控制器通过采集卡输出输入相应电信号给伺服阀，使得伺服阀