用电_气比例阀对气缸位置进行控制的探讨

用电_气比例阀对气缸位置进行控制的探讨机械工程师 !!!!!!!!!! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 量，就能诊断轴承故障的类型，即故障发生在哪个元件上。根据计算该轴承外圈故障特征频率为 !! "#，与包络谱图上频率分量 !$是吻合的，因此可诊断故障发生在滚动轴承的外圈上。 ! 结论 %&’ 采用小波变换能有效地对滚动轴承振动信号进行滤波。选用各种尺度的小波变换，能把有用的高频固有振动信号分离出来； %(’ 对高频固有振动信号进行包络分...

机械工程师 !!!!!!!!!! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 量，就能诊断轴承故障的类型，即故障发生在哪个元件上。根据计算该轴承外圈故障特征频率为 !! "#，与包络谱图上频率分量 !$是吻合的，因此可诊断故障发生在滚动轴承的外圈上。 ! 结论 %&’ 采用小波变换能有效地对滚动轴承振动信号进行滤波。选用各种尺度的小波变换，能把有用的高频固有振动信号分离出来； %(’ 对高频固有振动信号进行包络分析，可得到其包络谱。从包络谱图上提取轴承故障特征频率分量，就能诊断故障发生在哪个元件上； %)’ 实验结果表明，这种滚动轴承故障诊断方法是有效的。［参考文献］［ &］杨福生*小波变换的工程分析与应用［ +］*北京：科学出版社， &,,,* ［ (］梅宏斌*滚动轴承振动监测与诊断［ +］*北京：机械工业出版社，&,,-* ［ )］邱阿瑞，尹彤*电动机滚动轴承的故障诊断［ .］*大电机技术， &,,!%/’：(-0(, （编辑黄荻）作者简介：刘忠祥（ &,110）2男，清华大学电机工程与应用电子技术系研究生2 研究方向为电机控制与电力电子技术2 以及电机故障检测和诊断。收稿日期：($$&0$10() 本文介绍一种控制气缸位置的方法，就是用微机、 !"# 转换器与电气比例阀组合来准确控制气缸的位置。数字控制在当前被认为是实现对气缸系统高速、高精度控制的最理想的方法之一。如图 $ 中，当比例线圈通电后，产生与电流成比例的电磁力，用这个电磁力控制滑阀的位置，使通过出气口流出（或流入）气体的流量与电流成比例，从而实现连续控制；弹簧复位的气缸左右移动时，其移动位置可用位移计测定，并利用位移量进行反馈控制，当到达目标位置时，气缸就停止移动。将输入信号通过 !%& 转换，用微机进行比例控制（微机控制程序略）。 " 比例流量阀的质量流量特性当阀的开口 "# 很小，压力变化也很小时，则 $%&""’()** 式中 &"—流量增益；&*—压力流量系数；+—进气压力 # 流入空气的能量平衡式 $% ,#-)./- *01 ,+-2./- 30 式中 # ’—缸的闭死容积； /-—绝对温度； /! 用电(气比例阀对气缸位置进行控制的探讨刘喜平，齐建家，刘贵波（黑龙江工程学院，黑龙江哈尔滨 &-$$-$）摘要：介绍了一种由微机、!%& 转换器与电气比例阀组成的系统对气缸的位置进行准确控制的方法。关键词：微机；!%& 转换器)电气比例阀" 气缸" 控制中图分类号：34(1&*() 文献标识码：5 文章编号：&$$(0()))（ ($$(）$)0$$/!0$( $%& ’()*+ ,- .,-(/,001-2 (%& 3,41(1,- ,5 61/ .+01-*&/ 7+ 80&9(/,:-&);<(19 3/,:,/(1,-<0 =<0>& ?@A B1C:1-2D E@ F1<-CF1:?@7@A@6 9B 36CD:989;E2 "=FG7:2 &-$$-$2 HD7:=’ 674(/<9(H 3D6 =F@7C86 7:@F9IAC6? = J6@D9I @D=@ C9:@F9887:; @D6 K9?7@79: 9B CE87:I6F =CCAF=@68E GE @D6 ?E?@6J C9JK9?6I 9B C9JKA@6F2 L%5 @F=:?IAC6F =:I 686C@F9K:6AJ=@7C KF9K9F@79:=8 M=8M6* I&+ J,/*4H C9JKA@6FN L%& @F=:?IAC6FN 686C@F9K:6AJ=@7C KF9K9F@79:=8 M=8M6N CE87:I6FN C9:@F98 """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""#" " $ %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%$ " " $ 图 " 比例流量阀对单作用气缸的位置控制机械工程师 !!!!!!!!!! ! "# 目标位置 !! #"! 实际位置 "#$"#!!$!% !!$! " $$$$$%—气体常数； &—热容比； ’%—能量平衡点处的绝对压力 ! 气缸的运动方程式气压缸中因弹簧负荷起主要作用，气缸运动方程式可简化为：&!#() 其中：&—弹簧常数 (—缸的断面积列平衡方程式为 &**+,&))# -./&%0/ )12 -’/(%0/ !1 对此方程拉氏变换为： &*3+（ 4）,&)’（ 4）# -./&%0/ 4’（ 4）2 -’/(%0/ 45（ 4）代入 ’（ 4）#&( 5 （ 4）得 &*3+（ 4）#&)&( 5 （ 4）2（ -./&%0/ 2 -’/(%0/ ）45（ 4）缸的位移对阀位移 *的传递函数是 5（ 4）# &* （ -./ &%0/ 2 -’/(%0/ ）42&)&( 3（ 4）整理得：6（ 4）# &70742" &7# &"(&&& 07# &’2( &"& && 式中：&"—阀的流量增益，&"#&)%0/ "（ -’/） &&—阀的压力流量系数，&&#&)%0/"（ -’/） &’—空气的刚性，&’#./"（ &’/） " 电#气比例阀和控制器当电 ( 气比例阀线圈通电时，阀位移与激磁电压 89的关系要受线圈电流上升速度的影响，则 3（ 4）) $&0+4*+ 8,（ 4）式中 $&—阀位移的增益 0+—%-%&.$$$$0+ )$:"% :—线圈的电感 %—线圈的电阻在简单的比例控制系统中，若它的增益为 $+，则 87#$+（ !//!） $ 方块图当气缸有弹性负荷时其传递函数为： 5（ 4）) &;4& ! &; * &" <4! < *+ 5 %（ 4） &;)（ $+$&&7）"（ +*$+$&&7） ! <) 0+*$+$&&71" "0+07 " <) 0+07" "2& 0+*$+$&&7" 3 式中&;—系数，! <—固有角频率，" <—阻尼比。 % 微机系统的模型及控制方法（·表示数字量）以目标信号 !% 和液压缸位置 ! 作为模拟输入信号，这两个信号通过信号放大器后，由 !"# 转换为数字信号，增益为 $+，把 " 通过 #"! 转换器输入电流放大器，从而驱动比例阀工作。 & 系统的单位阶跃响应（ +）欠阻尼（ %4" ("）时，系统响应的快慢程度取决于包络线 ")*$" ! + ," +/" &" 收敛的速度。（ &）" -!系统的响应是一条平均值为 "的正余弦形式的等幅振荡。（ ’）" -"，临界阻尼，响应是稳态值为 " 的无超调、单调上升过程。（ .）过阻尼（ " /"），响应是非振荡的。在过阻尼响应曲线中，临界阻尼响应具有最短的上升时间，响应速度最快。在本系统中，当气缸腔的容积 . !较大或平衡点处压力 ’!很小时，时间常数 07 变大，固有角频率! <变小，响应速度变慢，但阻尼比" <却变得相当大，使气缸能准确定位。此外，还可以用流量比例阀，比例压力阀控制气缸的位置，并用这一控制回路去控制气动机械手，使其小臂、大臂能准确定位。（编辑仲天）作者简介：刘喜平（ "011$），女，讲师 2研究方向为流体传动及自动化。收稿日期：&!!"$"&$!1 .3 图 ’ 有弹性负荷时缸位置控制的简化方框图 · · "··· ·

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