本文關(guān)鍵詞：低摩擦快速平衡卸荷模糊控制精密伺服系統(tǒng)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在超精密加工領(lǐng)域,垂直運動組件比較重,雖然可被現(xiàn)有平衡裝置進(jìn)行重力平衡,但是在被平衡之后,運動阻力仍然較大,還是會引起驅(qū)動電機(jī)的過流效應(yīng),進(jìn)而影響到機(jī)床的穩(wěn)定性和定位精度。因此,在機(jī)床的設(shè)計中如何平衡掉垂直運動組件的重力,以此減少被平衡之后的驅(qū)動力,進(jìn)而滿足其速度和加速度要求,并提高其定位精度,這對于保障機(jī)床穩(wěn)定性及精度的保持都有很大的意義。本文以超精密機(jī)床垂直運動部件的重力平衡系統(tǒng)為研究對象,主要對以下幾個方面進(jìn)行了研究：1.根據(jù)超精密機(jī)床的工作特性等因素,選擇利用氣壓傳動來構(gòu)建垂直運動部件的重力平衡系統(tǒng)。用一個簡單的氣動實驗?zāi)Ｐ蛠砟M氣動平衡系統(tǒng)在超精密機(jī)床上的使用,提出了無摩擦氣缸和密封氣腔實時精密恒壓控制兩大關(guān)鍵技術(shù)難點。2.根據(jù)氣動平衡系統(tǒng)所涉及到的相關(guān)氣動技術(shù),對低摩擦氣缸、氣動比例伺服閥、壓力伺服控制系統(tǒng)和控制策略這四個方面進(jìn)行了比較分析。3.通過研究低摩擦氣缸的發(fā)展,結(jié)合氣體潤滑理論,并依據(jù)氣缸的基本結(jié)構(gòu),提出了一種全方位、全工況氣體懸浮支撐的無摩擦快速響應(yīng)平衡裝置。該裝置利用柔性環(huán)節(jié),結(jié)合錐面、球面墊圈對試件進(jìn)行重力平衡,更賦予了其獨一無二的偏心自動調(diào)節(jié)能力。并對該裝置進(jìn)行了理論參數(shù)設(shè)計分析,為之后的結(jié)構(gòu)仿真參數(shù)優(yōu)化奠定理論基礎(chǔ)。4.通過研究氣動伺服控制理論,提出用智能模糊PID算法對無摩擦快速響應(yīng)平衡裝置的密封氣腔進(jìn)行實時精密恒壓控制。為減少研發(fā)周期和成本,本課題選取了基于智能模糊PID控制器工作的精密比例伺服閥。5.根據(jù)氣壓傳動的基本理論和電氣比例閥優(yōu)秀的工作特性,結(jié)合無摩擦快速響應(yīng)平衡裝置的工作需求,研究提出了一種精密氣壓平衡卸荷伺服氣動系統(tǒng),并從理論上分析了該氣動系統(tǒng)優(yōu)越的工作性能。6.研究智能模糊PID控制器的工作原理和設(shè)計方法,通過對氣動回路的工作機(jī)制進(jìn)行仿真實驗,以檢驗智能模糊PID控制相對于PID控制的優(yōu)越性,從側(cè)面證明了該氣動平衡系統(tǒng)對氣缸氣腔進(jìn)行實時精密恒壓控制出色的工作特性。7.對無摩擦快速響應(yīng)平衡裝置的基本參數(shù)進(jìn)行測量校對,驗證了其加工裝配的正確性。搭建氣動平衡系統(tǒng)實驗平臺,并用拉力傳感器、壓力傳感器對無摩擦快速響應(yīng)平衡裝置的摩擦力及低摩擦快速平衡卸荷模糊控制精密伺服系統(tǒng)的響應(yīng)時間、抗干擾能力、工作平穩(wěn)性以及被平衡之后試件的移動阻力等特性參數(shù)進(jìn)行了測定。對實驗結(jié)果進(jìn)行研究分析,驗證了所提出來的低摩擦快速平衡卸荷模糊控制精密伺服系統(tǒng)能充分發(fā)揮智能模糊PID算法優(yōu)異的工作特性,能很好的完成超精密機(jī)床垂直運動組件的配重任務(wù)。
【關(guān)鍵詞】：智能模糊PID 精密伺服 無摩擦氣缸 平衡卸荷系統(tǒng) 系統(tǒng)仿真
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG502;TP273.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-28
• 1.1 課題來源14
• 1.2 研究的背景及意義14
• 1.3 垂直運動部件重力平衡方法的研究14-19
• 1.3.1 機(jī)床平衡方法的選擇14-17
• 1.3.2 氣動平衡系統(tǒng)的原理及其關(guān)鍵技術(shù)17-19
• 1.4 氣動相關(guān)技術(shù)的研究19-26
• 1.4.1 低摩擦氣缸的研究進(jìn)展19-22
• 1.4.2 電氣比例閥的研究22-24
• 1.4.3 壓力伺服控制系統(tǒng)的研究24-25
• 1.4.4 氣動伺服控制策略的研究25-26
• 1.5 論文主要研究內(nèi)容26-27
• 1.6 本章小結(jié)27-28
• 第二章 無摩擦快速響應(yīng)平衡裝置的設(shè)計研究28-54
• 2.1 設(shè)計理論28
• 2.2 結(jié)構(gòu)模型的提出及工作機(jī)制的研究28-35
• 2.2.1 結(jié)構(gòu)模型的提出28-33
• 2.2.2 工作機(jī)制的介紹33-35
• 2.3 氣體間隙流動數(shù)學(xué)模型35-42
• 2.3.1 周向展開35-36
• 2.3.2 假設(shè)條件36
• 2.3.3 間隙流動的非線性模型36-40
• 2.3.4 氣體泄漏流量和壓力的分布計算40
• 2.3.5 徑向承載能力計算40-42
• 2.3.6 活塞的力平衡方程42
• 2.4 設(shè)計過程研究42-53
• 2.4.1 技術(shù)指標(biāo)的確定42-43
• 2.4.2 氣懸浮支撐部分設(shè)計研究43-53
• 2.4.3 氣缸材料的確定53
• 2.5 本章小結(jié)53-54
• 第三章 精密氣壓平衡卸荷伺服氣動系統(tǒng)的理論研究54-62
• 3.1 高精度比例伺服閥選擇的必要性54
• 3.2 電氣比例伺服閥的選擇54-58
• 3.2.1 基本特點55
• 3.2.2 型號的確定及控制方式的介紹55
• 3.2.3 控制機(jī)理及相關(guān)技術(shù)參數(shù)55-58
• 3.3 氣動回路的設(shè)計研究58-60
• 3.3.1 氣動回路的提出58-59
• 3.3.2 各元器件的作用59-60
• 3.3.3 工作機(jī)制的介紹60
• 3.4 本章小結(jié)60-62
• 第四章 氣動平衡系統(tǒng)的智能模糊PID控制研究62-76
• 4.1 氣動回路的控制策略62
• 4.2 PID控制基本理論62-64
• 4.2.1 模糊控制的基本理論63
• 4.2.2 模糊控制的組成63-64
• 4.2.3 模糊PID控制原理64
• 4.3 模糊PID控制的策略研究64-70
• 4.3.1 模糊控制規(guī)則的設(shè)計64-66
• 4.3.2 建立模糊PID控制規(guī)則66-68
• 4.3.3 模糊推理68
• 4.3.4 解模糊68-70
• 4.4 控制系統(tǒng)的仿真70-75
• 4.4.1 PID控制仿真模型71
• 4.4.2 模糊PID控制仿真模型71
• 4.4.3 模糊控制器的設(shè)計71-73
• 4.4.4 仿真結(jié)果分析73-75
• 4.5 本章小結(jié)75-76
• 第五章 氣動平衡系統(tǒng)的實驗研究76-100
• 5.1 氣源的選用76-77
• 5.2 無摩擦快速響應(yīng)平衡裝置的參數(shù)校對77-82
• 5.2.1 氣浮支撐機(jī)制的初步校驗77-78
• 5.2.2 氣膜厚度的測量78-79
• 5.2.3 節(jié)流器出氣孔的壓力測量79-81
• 5.2.4 氣懸浮機(jī)制耗氣量的測定81-82
• 5.3 平臺搭建與實驗研究82-97
• 5.3.1 概念設(shè)計與測量方案83-89
• 5.3.2 實驗研究89-97
• 5.4 本章小結(jié)97-100
• 總結(jié)與展望100-102
• 總結(jié)100
• 展望100-102
• 參考文獻(xiàn)102-108
• 攻讀學(xué)位期間取得的成果108-110
• 致謝110

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：288466