分析气动位置伺服系统的建模与仿真

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1、液压气动与密封／2010年第8期气动位置伺服系统的建模与仿真惠伟安路波(国家气动产品质量监督检验中心，浙江奉化315500)摘要：本文针对气动位置伺服系统的一些关键技术进行了研究，建立了系统数学模型，包括比例阀非线性特性的描述、非线性摩擦力的表示、以及执行元件在端位的机械限位动态过程的描述等，并采用Maflab／Simulink模块建立了系统仿真模型，以摆动气缸位置伺服系统为例，进行了仿真和实验数据对比。结果表明该数学模型较为精确，基于该数学模型的Simulink仿真模型较好的反映了气动位置伺服系统的特性。证明所建模型的合理性。关键词：

2、气动位置伺服系统；非线性特性：仿真模型；Matlab／Simulink中图分类号：TH138．51文献标识码：A文章编号：1008—0813(2010)08—0024～04ModehngandSimulationforPneumaticPositionServoSystemHUlWei—oLUBo(NationalQualitySupervisionandInspectionCenterofPneumaticProducts，Fenghua315500，China)Abstract：Inthispaperonthepneumaticpo

3、sitionseIVOsystem，anumberofkeytechnologieshavebeenstudiedtoestablishthesystemmathematicalmodel，whichincludetheexpressionofthePropertiesoftheProportionalvalve，theexpressionofthenonlinearfriction，andthedescriptionofthedynamicoftheactuatorpslimitedmotionattheends．Themethodo

4、festablishingthesystemsimulationmodelinMatlab／Simulinkenvironmentwasgiven．Takingthepneumaticrotaryactuatorposition8erosystemastheexample．thesimulationsandexperimentswereconducted．Theresultsshowthattheestablishedsimulationmodelcanreflectthecharacteristicsoftheactualsystem

5、，MathematicalmodelbasedontheSimuIinkcanreflectthecharacteristicsofpneumaticpositionsenrosystemtoprovethatthemodelisre~onable．KeyWords：pneumaticpositionservosystem；nonlinearcharacteristics；simulationmodel；Matlab／SimulinkO引言1试验方案近年来，随着工业的飞速发展和工业自动化程度该气动伺服位置跟踪控制系统的硬件平台主要由的日

6、益提高，气动伺服技术因具有价格低廉、结构简标准气缸、比例伺服阀、位移传感器、压力传感器、数据单、响应速度快、功率体积比高及无污染等优点。在自动采集卡和工业控制计算机组成。气缸为德国Festo公司化生产领域的应用越来越广泛。其中，位置伺服系统应生产的DSMI一40—270叶片式摆动气缸，摆动气缸缸径用最多。仿真是控制系统分析和综合的一种有效方法。为40mm，行程为270。，比例流量阀最大有效截面为而建立系统的仿真模型则是仿真研究的基础。由于气8mm．压力传感器是Honeywell公司的4000PC，体介质的可压缩性大、黏度小以及阀口流动特

7、性，以及MLO2PO1’26002TLF位移传感器f精度0．5mm)，A／D和气动位置伺服系统的摩擦力、比例阀特性、执行元件的D／A的实现则由研华公司的PCL一812PG数据采集卡端位受限等非线性特性等影响，难以用数学模型准确来完成。压缩空气为0．51MPa。系统工作时，工控机发出描述【”，使得建立能够准确描述系统特性的仿真模型比需要跟踪的控制信号，经D／A转换并放大后驱动伺服较困难。本文对在仿真模型中描述气动位置伺服系统阀，位移传感器检测出转轴转动的角度信号并通过A／D的这些非线性特性的关键技术进行研究，在此基础上，转换反馈到计算机中

8、与指定输人进行比较，得出偏差采用Maflab／Simulink模块建立了系统仿真模型．以摆控制量，从而实现连续轨迹控制。动气缸位置伺服系统为例，进行了仿真和实验数据对2比例阀控缸系统数学描述比。结果表明该数