氣動(dòng)伺服控制系統(tǒng)經(jīng)典校正方法課件

1、氣動(dòng)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 氣動(dòng)伺服控制系統(tǒng) 經(jīng)典校正方法實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜鈩?dòng)伺服控制系統(tǒng)的工作原理。了解氣動(dòng)伺服控制系統(tǒng)的特性。了解氣動(dòng)伺服控制系統(tǒng)的基本硬件組成。掌握控制系統(tǒng)校正的基本方法。能夠采用經(jīng)典的校正方法對(duì)氣動(dòng)伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行校正。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備本實(shí)驗(yàn)所采用的是德國(guó)FESTO公司生產(chǎn)的氣動(dòng)伺服系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置。具體包括：氣動(dòng)伺服閥、氣缸、負(fù)載、位置 檢測(cè)裝置。計(jì)算機(jī) （包含數(shù)據(jù)采集卡）。三、氣動(dòng)伺服系統(tǒng)的基本工作原理 如右圖所示，氣泵用來(lái)提供壓縮空氣，壓縮空氣通過(guò)比例閥的控制進(jìn)入左側(cè)氣缸或右側(cè)氣缸，從而使氣缸一側(cè)的壓力高于或等于另一側(cè)，使活塞帶動(dòng)負(fù)載完成要求的運(yùn)動(dòng)或保持靜止?fàn)顟B(tài)。 四、氣動(dòng)

2、伺服系統(tǒng)的框圖 系統(tǒng)的控制由計(jì)算機(jī)來(lái)完成，整個(gè)控制系統(tǒng)的框圖如下所示。 其中控制算法在計(jì)算機(jī)中采用VB編制程序完成，控制系統(tǒng)的采樣時(shí)間為10ms，基本滿(mǎn)足控制系統(tǒng)的要求。在實(shí)現(xiàn)時(shí)所設(shè)計(jì)的超前和滯后校正控制器通過(guò)前項(xiàng)差分進(jìn)行離散化，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)D/A實(shí)現(xiàn)控制。 五、實(shí)驗(yàn)電路和氣路的連接1、實(shí)驗(yàn)電路的連接：穩(wěn)壓電源為比例閥、位置檢測(cè)裝置提供+24V的電壓。 紅色插孔，電源正端24V藍(lán)色插孔，電源負(fù)端0V電源開(kāi)關(guān)數(shù)據(jù)采集卡接口盒提供系統(tǒng)模擬信號(hào)與計(jì)算機(jī)之間的信號(hào)接口。數(shù)據(jù)采集卡擴(kuò)展接口數(shù)據(jù)線(xiàn)，接計(jì)算機(jī)插孔號(hào)插孔定義插孔號(hào)插孔定義1DGND20DGND2OUT121OUT23OUT022GATE24

3、CLK223CLK15GATE024CLK06GATE125INTIN7DGND26AGND8AGND27VOUT39VOUT228 VOUT1數(shù)據(jù)采集卡接口盒插孔定義（模擬輸入信號(hào)）：10VOUT029AGND11AGND30CH15(IN7-)12CH14(IN06-)31CH13(IN05-)13CH12(IN04-)32CH11(IN03-)14CH10(IN02-)33CH9(IN01-)15CH8(IN00-)34CH7(IN07+)16CH6(IN06+)35CH5(IN05+)17CH4(IN04+)36CH3(IN03+)18CH2(IN02+)37CH1(IN01+)19C

4、H0(IN00+)CH00CH15：PCI2306 A/D卡輸入通道號(hào)IN00+ IN07+ ：雙端模擬信號(hào)輸入正端IN00- IN00- ：雙端模擬信號(hào)輸入負(fù)端DA0：模擬信號(hào)輸出端DA1：模擬信號(hào)輸出端DA2：模擬信號(hào)輸出端DA3：模擬信號(hào)輸出端INTIN：外部觸發(fā)信號(hào)，當(dāng)TR有一由低至高的變化(上升沿)時(shí)。程序舉例見(jiàn)軟件說(shuō)明書(shū)相應(yīng)部分。AGND：模擬地DGND：數(shù)字地?cái)?shù)據(jù)采集卡接口盒插孔定義（模擬輸入信號(hào)）：A、比例閥的電氣連接：比例閥的輸入端有四個(gè)插頭，紅色和藍(lán)色為電源線(xiàn)插頭，白色和黑色為信號(hào)線(xiàn)插頭。 電源線(xiàn)插頭連接到穩(wěn)壓電源上，紅色接 24V，藍(lán)色接0V。信號(hào)線(xiàn)插頭連接到數(shù)據(jù)采集卡接

5、口盒上，黑色接10號(hào)(VOUT0）插孔，白色接11號(hào)（AGND）插孔。 B、位置檢測(cè)裝置的電氣連接： 位置檢測(cè)裝置的輸出端有四個(gè)插頭，紅色和藍(lán)色為電源線(xiàn)插頭，白色和黑色為信號(hào)線(xiàn)插頭。 電源線(xiàn)插頭連接到穩(wěn)壓電源上，紅色接 24V，藍(lán)色接0V。信號(hào)線(xiàn)插頭連接到數(shù)據(jù)采集卡接口盒上，黑色接19號(hào)（IN00+）插孔，白色接15號(hào)（IN00-）插孔。 2、氣路的連接： 系統(tǒng)的氣路用氣管進(jìn)行連接。 A）減壓閥的出氣管與分氣塊：減壓閥出氣管和分氣塊進(jìn)氣口已連接好，無(wú)需實(shí)驗(yàn)者連接。減壓閥調(diào)壓旋鈕壓力表進(jìn)氣開(kāi)關(guān)，水平為關(guān)閉，豎直為開(kāi)啟。出氣管分氣塊進(jìn)氣口分氣塊出氣口B) 比例閥的氣路連接：比例閥的進(jìn)氣口接分氣塊的

6、出氣口比例閥進(jìn)氣口比例閥出氣口C) 氣缸的氣路連接： 氣缸的進(jìn)氣口接比例閥的出氣口。注意連接時(shí)比例閥的左側(cè)出氣口接氣缸的左側(cè)進(jìn)氣口、比例閥的右側(cè)出氣口接氣缸的右側(cè)進(jìn)氣口。 氣缸進(jìn)氣口連接好的氣路圖 氣動(dòng)系統(tǒng)正常的工作壓力在4-6公斤之間，這個(gè)壓力由氣泵壓縮空氣產(chǎn)生。六、實(shí)驗(yàn)的要求1、首先根據(jù)給定的數(shù)學(xué)模型求取原系統(tǒng)性能指標(biāo)；2、設(shè)計(jì)超前校正裝置，用MATLAB仿真分析性能的變化情況；3、設(shè)計(jì)滯后校正裝置，用MATLAB仿真分析系統(tǒng)的變化情況；4、進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室首先熟悉硬件的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，不清楚的地方向老師提問(wèn)；六、實(shí)驗(yàn)的要求5、氣路和電路的連接需要指導(dǎo)教師檢查，之后方可通氣、通電；6、打開(kāi)實(shí)驗(yàn)用軟件，在軟件中選擇要使用的校正方式，填入相應(yīng)設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如果控制效果不佳，思考可能存在的問(wèn)題，進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)，使性能得到改善。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求編寫(xiě)求取原系統(tǒng)性能指標(biāo)，設(shè)計(jì)超前校正和滯后校正裝置的MATLAB仿真程序。寫(xiě)出得到的仿真結(jié)果：校正前后的各項(xiàng)性能指標(biāo)（時(shí)域、頻域），設(shè)計(jì)好的校正裝置的傳遞函數(shù)。所得到的仿真結(jié)果是否滿(mǎn)足要求？如不能滿(mǎn)足要求