仪用高稳定度气体压力源的研制.pdf

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1、2014年8月机床与液压Aug．2014第42卷第16期MACHINET0OL&HYDRAULICSVo1．42No．16DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．16．018仪用高稳定度气体压力源的研制胡佳成，李加福，李敏，张荣法，李东升(中国计量学院计量测试工程学院，浙江杭州310018)摘要：利用高压气体来进行润滑的方式在精密机械领域得到了广泛应用。为此，采用PID算法、二级串联控制，设计了一种仪用高稳定度气体压力源。简单介绍了稳压气源的软、硬件设计方案，分析了气源的整体性能测试结果。实验结果表明：该系统的PID参

2、数的初始最佳取值为Kp=0．6，KI=2，K。=0；流量在0～15L／min内，该系统可以获得一个较为理想的稳定状态，且相对误差小于2％。关键词：稳压气源；模糊PID控制；二级串联控制中图分类号：TP271+．3文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)16—053—3DesignofStablePressureSourcewithHighAccuracyforInstrumentsHUJiacheng，LIJigu，LIMin，ZHANGRongfa，LIDongsheng(CollegeofMetrology&Measuremen

3、tEngineering，ChinaJiliangUniversity，HangzhouZhejiang310018，China)Abstract：Thelubricationmethodofhighpressuregashasbeenwidelyappliedinthefieldofprecisionmachinery．Therefore，stablepressuresourcewithhighaccuracyforinstrumentswasdesignedusingfuzzyPIDalgorithmandtwoseriescontrolsc

4、heme．Thesoftwareandhardwareofthestablepressuresourcewereintroduced．Andtheexperimentalresultsofoverallperformanceofthegassourcewereanalyzed．Theresultsshowthat：thetopargumentofthePIDp~ametemisKp=0．6，Kt=2，KD=0．Meanwhile，theflowratewithinthescopeof5～15lMmin，thesystemcanobtainamor

5、eidealsteady-state，andtherelativee玎0rislessthan2％．Keywords：Stablepressuresource；FuzzyPIDcontrol；Twoseriescontrol在精密设计与测量领域中，但凡涉及到纳米量级气和放气对气压影响较大，若仅采用一个闭环控制回精度的回转、位移功能，其支承方式多以气体静压润路，即使采用较大的储气罐，也难以消除前端供气系滑技术为主⋯。气体静压节流器是气体静压系统的运统和增压设备工作时对气体压力产生的波动。。针动基础，也是其核心部件之一，它的性能直接制约了对以上难点，

6、提出了“双气罐结构”，即通过双循环气体静压导轨和轴系的精度。正常工作时，节流器的控制，减小气压波动。气膜厚度大约只有十几微米，保证气膜厚度的稳定性1稳压气源的结构设计就变得尤为重要-z。实验已经证明气源压力的波动是二级串联控制稳压气源的工作原理如下：假设系引起气压静压导轨中气膜振动的重要因素之一。因统开始处于平衡状态，若设定目标压力值小于储气罐此，气源的稳定性便成为一种制约气体静压节流系统内气体实测压力值，计算机控制器通过采集卡输出相性能的关键因素。应电信号给伺服阀，使得伺服阀阀芯向排气方向运高准确度稳压气源的设计属于气动技术范畴。目动，储气罐内

7、气体排出，导致其内部气体压力减小，前，气动技术在各个领域的应用越来越广泛，在近几压力反馈电信号随之减小，最终与设定目标压力值偏年的研究中，人们对气动位置伺服系统的研究较多，差趋于零；反之，如果设定目标压力值大于储气罐内而对压力伺服系统的研究并不多见。气动系统存在固气体实测压力值，计算机控制器输出电信号使伺服阀有弱点，如由空气的可压缩性带来的稳定性差、阀口阀芯向进气方向运动，气源向储气罐充气，导致其内流动的非线性、大尺寸、大噪声、低刚度等，考虑部气体压力增大，压力反馈信号也增大，最终偏差减到某些用气元件和设备对气压控制精度和控制稳定性小并趋于零。由

8、于气体始终处于流动状态，所以该系的要求越来越高。同时，由于气体在压缩过程中其统是对储气罐中气体压力的连续调节，或者说控制储压力值呈非线性