气动伺服控制系统经典校正方法课件.ppt

1、气动装置控制系统设计气动装置控制系统设计 气动伺服控制系统气动伺服控制系统 经典校正方法实验经典校正方法实验一、实验目的一、实验目的熟悉气动伺服控制系统的工作原理。熟悉气动伺服控制系统的工作原理。了解气动伺服控制系统的特性。了解气动伺服控制系统的特性。了解气动伺服控制系统的基本硬件组成。了解气动伺服控制系统的基本硬件组成。掌握控制系统校正的基本方法。掌握控制系统校正的基本方法。能够采用经典的校正方法对气动伺服控能够采用经典的校正方法对气动伺服控制系统进行校正。制系统进行校正。二、实验设备二、实验设备本实验所采用的是德国本实验所采用的是德国FESTOFESTO公司生产的气动公司生产的气动伺服系统

2、实验装置。具伺服系统实验装置。具体包括：气动伺服阀、体包括：气动伺服阀、气 缸、负 载、位 置气 缸、负 载、位 置 检测装置。检测装置。计算机计算机 （包含数据采集卡）。（包含数据采集卡）。三、气动伺服系统的基本工作原理三、气动伺服系统的基本工作原理 如右图所示，气泵如右图所示，气泵用来提供压缩空气，用来提供压缩空气，压缩空气通过比例压缩空气通过比例阀的控制进入左侧阀的控制进入左侧气缸或右侧气缸，气缸或右侧气缸，从而使气缸一侧的从而使气缸一侧的压力高于或等于另压力高于或等于另一侧，使活塞带动一侧，使活塞带动负载完成要求的运负载完成要求的运动或保持静止状态。动或保持静止状态。气泵减压阀比例阀气

3、缸滑块电动控制四、气动伺服系统的框图四、气动伺服系统的框图 系统的控制由系统的控制由计算机计算机来完成，整个控制系统来完成，整个控制系统的框图如下所示。的框图如下所示。校正装置D/A转换气动系统变阻器D/A转换r*yy*e*u*u计算机气动系统其中控制算法在计算机中采用其中控制算法在计算机中采用VBVB编制程序编制程序完成，控制系统的采样时间为完成，控制系统的采样时间为10ms10ms，基本，基本满足控制系统的要求。在实现时所设计的满足控制系统的要求。在实现时所设计的超前和滞后校正控制器通过前项差分进行超前和滞后校正控制器通过前项差分进行离散化，然后通过计算机离散化，然后通过计算机D/AD/A

4、实现控制。实现控制。五、实验电路和气路的连接五、实验电路和气路的连接1、实验电路的连接：、实验电路的连接：稳压电源为比例阀、位置检测装置提供+24V的电压。红色插孔，电 源 正 端 24V蓝色插孔，电源负端0V电源开关数据采集卡接口盒提供系统模拟信号与计算机数据采集卡接口盒提供系统模拟信号与计算机之间的信号接口。之间的信号接口。数据采集卡扩展接口数据线，接计算机插孔号插孔号插孔定义插孔定义插孔号插孔号插孔定义插孔定义1 1DGNDDGND2020DGNDDGND2 2OUT1OUT12121OUT2OUT23 3OUT0OUT02222GATE2GATE24 4CLK2CLK22323CLK1

5、CLK15 5GATE0GATE02424CLK0CLK06 6GATE1GATE12525INTININTIN7 7DGNDDGND2626AGNDAGND8 8AGNDAGND2727VOUT3VOUT39 9VOUT2VOUT22828 VOUT1VOUT1数据采集卡接口盒插孔定义（模拟输入信号）：数据采集卡接口盒插孔定义（模拟输入信号）：1010VOUT0VOUT02929AGNDAGND1111AGNDAGND3030CH15(IN7-)CH15(IN7-)1212CH14(IN06-)CH14(IN06-)3131CH13(IN05-)CH13(IN05-)1313CH12(IN0

6、4-)CH12(IN04-)3232CH11(IN03-)CH11(IN03-)1414CH10(IN02-)CH10(IN02-)3333CH9(IN01-)CH9(IN01-)1515CH8(IN00-)CH8(IN00-)3434CH7(IN07+)CH7(IN07+)1616CH6(IN06+)CH6(IN06+)3535CH5(IN05+)CH5(IN05+)1717CH4(IN04+)CH4(IN04+)3636CH3(IN03+)CH3(IN03+)1818CH2(IN02+)CH2(IN02+)3737CH1(IN01+)CH1(IN01+)1919CH0(IN00+)CH0(

7、IN00+)CH00CH15：PCI2306 A/D卡输入通道号IN00+IN07+：双端模拟信号输入正端IN00-IN00-：双端模拟信号输入负端DA0：模拟信号输出端DA1：模拟信号输出端DA2：模拟信号输出端DA3：模拟信号输出端INTIN：外部触发信号，当TR有一由低至高的变化(上升沿)时。程序举例见软件说明书相应部分。AGND：模拟地DGND：数字地数据采集卡接口盒插孔定义（模拟输入信号）：数据采集卡接口盒插孔定义（模拟输入信号）：A、比例阀的电气连接：、比例阀的电气连接：比例阀的输入端有四个插头，红色和蓝色为电源线插头，白色和黑色为信号线插头。电源线插头连接到稳压电源上，红色接 2

8、4V，蓝色接0V。信号线插头连接到数据采集卡接口盒上，黑色接10号(VOUT0）插孔，白色接11号（AGND）插孔。B、位置检测装置的电气连接：、位置检测装置的电气连接：位置检测装置的输出端有四个插头，红色和蓝色为电源线插头，白色和黑色为信号线插头。电源线插头连接到稳压电源上，红色接 24V，蓝色接0V。信号线插头连接到数据采集卡接口盒上，黑色接19号（IN00+）插孔，白色接15号（IN00-）插孔。2、气路的连接：、气路的连接：系统的气路用气管进行连接。A）减压阀的出气管与分气块：减压阀出气管和分气块进气口已连接好，无需实验者连接。减压阀调压旋钮压力表进气开关，水平为关闭，竖直为开启。出气

9、管分气块进气口分气块出气口B)比例阀的气路连接：比例阀的进气口接分气块的出气口比例阀进气口比例阀出气口C)气缸的气路连接：气缸的进气口接比例阀的出气口。注意连接时比例阀的左侧出气口接气缸的左侧进气口、比例阀的右侧出气口接气缸的右侧进气口。气 缸 进气口连接好的气路图连接好的气路图 气动系统正常的工作压力在4-6公斤之间，这个压力由气泵压缩空气产生。六、实验的要求六、实验的要求1、首先根据给定的数学模型求取原系统性能指标；2、设计超前校正装置，用MATLAB仿真分析性能的变化情况；3、设计滞后校正装置，用MATLAB仿真分析系统的变化情况；4、进入实验室首先熟悉硬件的结构和特点，不清楚的地方向老

10、师提问；六、实验的要求六、实验的要求5、气路和电路的连接需要指导教师检查，之后方可通气、通电；6、打开实验用软件，在软件中选择要使用的校正方式，填入相应设计参数，进行实验，如果控制效果不佳，思考可能存在的问题，进一步改进设计，使性能得到改善。七、实验报告要求七、实验报告要求编写求取原系统性能指标，设计超前校正和滞后校正装置的MATLAB仿真程序。写出得到的仿真结果：校正前后的各项性能指标（时域、频域），设计好的校正装置的传递函数。所得到的仿真结果是否满足要求？如不能满足要求，分析原因。写出硬件实验所得到的实验结果（波形，参数），并说明在实验中是如何调节校正装置参数及其依据。对整个实验过程及结果进行分析总结。思考题思考题控制系统的各种经典校正方法各适用于什么情况？实际应用时如何选择？