导　　师： 金惠良

学科专业： H0202

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 上海交通大学

摘　　要： 气动技术具有一系列显著优点:价格低廉，结构简单，工作可靠，无污染，气动技术在工业生产中得到了越来越广泛的应用，己成为自动化不可缺少的重要手段。 由于气体的可压缩性，气缸的摩擦力，比例阀的非线性以及系统参数易受环境的影响等这些特点在很大程度上增加了气动位置控制系统的控制难度，很难满足工业上高精度的定位要求。 《气缸定位系统的控制策略和应用》是smc技术中心承接的国际交流合作课题项目之一。旨在设计与开发基于气动伺服的台面球x-y轨迹控制系统，用来展示气动控制元件的产品性能，更可作为一个实验装置，为本科同学开设控制理论实践课程搭建一个良好的试验平台。 选用smc公司的mqqtb16-50d直线气缸作为系统的执行元件，但其摩擦力的严重非线性和气缸两腔的非对称性等特点，加大了对该系统进行伺服控制的难度。本文的工作就是设计高性能的控制器对其进行任意点定位和连续轨迹跟踪控制，使其满足台面球x-y轨迹控制系统的工作需要。 本文对阀控缸的气动位置特性进行了研究，建立了阀控缸系统的非线性数学模型；在此基础上，对气动比例位置系统进行了相应的控制策略的研究；最终本文采用了数字pid控制和模糊自适应pid控制。模糊pid控制应用模糊推理的方法，实现pid参数的在线调整，能够达到参数、和取值的动态变化，使系统动态过程中各阶段的pid参数处于最佳状态，以获得满意的控制效果。 试验过程中，在matlab/simulink环境下通过各种控制器的设计对系统进行了非实时仿真实验，并对仿真结果进行分析比较。因为系统存在诸多非线性因素的影响，如直缸的摩擦力、空气可压缩性、比例阀压力特性，以及气缸两腔的非对称性，当采用数字pid控制方法时，对阶跃响应的爬行振荡现象和方波响应的不稳定性问题，使系统难以达到良好的控制效果。相反，运用模糊pid控制方法，再加上对摩擦进行了补偿后，上述问题得到了有效的解决。该模糊控制器很好地解决了阶跃响应的爬行振荡和方波响应的不稳定性等问题，提高了正弦跟踪响应的精度，并在一定频率范围内都得到了较高精度的正弦跟踪响应，增强了系统的适应能力。 最后，对本论文的研究工作进行了总结，提出了进一步研究工作的设想和展望。

关 键 词： 气缸 定位系统 控制系统 控制策略 阀控缸 数学模型

分 类 号： [TH138.51]

领　　域： [机械工程]