基于小型空压机直接驱动系统的研究

作     者：徐池 

作者单位：大连海事大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王祖温;张士宏

授予年度：2017年

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：气动节能 直驱动 系统辨识 PID控制 模糊PID控制 

摘      要：气动系统作为工厂自动化最重要角色之一,已经广泛应用于工业生产中。但由于气动系统效率低,阻碍了它在更广的领域的应用,从气动系统的效率和能量损失的角度来看,气动系统要比液压系统和电气系统效率低很多,仅为20%,远不能满足如今资源匮乏时代人们对节能环保的要求,因此,开展气动系统节能研究具有重要的意义和应用研究价值。针对传统回路空气消耗量大这一问题,本文提出一种新型气动回路,循环利用执行机构已产生的高压气体以达到节能的目的。本文的研究工作主要围绕以下几个方面展开,基于排气再利用思想,提出一种闭式气动回路,将空压机连接气缸的两端,通过控制电机直接控制气缸活塞杆的运动速度,并保证气缸平稳运行。首先设计小型空压机系统气动回路,搭建相应的闭式回路实验台,其次为了分析系统运动特性开展开环实验,根据系统参数分析系统特点,找出不足并改善回路。再次建立系统的数学模型,利用最小二乘法对空压机的输入输出进行曲线拟合,推导系统传递函数确定系统阶次。对小型空压机系统进行参数辨识确定系统的传递函数,分析系统的时间响应和性能。设计PID控制器,基于系统传递函数进行PID参数整定并进行仿真。最后在小型空压机系统实验台,借助传感器采集系统的压力、流量、速度和位移,利用MATLAB软件设计了系统的采集和控制程序,基于设计的PID控制器对系统进行了实验验证,开展了在不同工况下,系统控制性和节能性的研究。