气缸低速摩擦特性的研究
详细信息    本馆镜像全文|  推荐本文 |  |   获取CNKI官网全文
摘要
气动技术具有成本低、重量轻、无污染、维护方便和抗干扰强等优点,使其
    在工业生产中得到广泛应用,己成为当今实现自动化的重要手段。由于半导体、
    瓷器、玻璃等工业应用场合的需要,对气缸的低速运动特性提出更高的要求。本
    文首先进行爬行的机理以及各个影响因素的理论研究,然后搭建摩擦力测试实验
    的硬件平台,并用Visual C++编制数据采集和电机控制软件,对气缸低速运动时
    的摩擦力特性进行全面的分析和研究。
    本论文主要分为四个章节:
    第一章首先扼要叙述了气动技术的特点、应用现状和最新发展趋势。然后介
    绍了研究气缸低速运动特性的必要性、气缸低速运动研究在国内外的发展和研究
    现状以及目前改进气缸低速运动的主要方法。最后提出进行气缸低速运动研究的
    意义,还指出了本论文研究的主要内容。
    第二章首先从摩擦学的角度对摩擦力的分类和摩擦理论做了简单的介绍。然
    后介绍了气缸爬行的定义、描述方法以及危害。接着对爬行机理的研究现状做了
    简要的说明,对爬行的机理做了较为全面的分析。然后对影响爬行的各个因素做
    了具体阐述。最后对摩擦力的数学模型做了介绍。
    第三章首先进行气缸摩擦力测试实验台的总体设计,然后分硬件部分和软件
    部分阐述了系统设计过程。其中硬件系统包括电动驱动系统、传感器部分、被测
    气缸、数据采集卡以及连接系统。软件部分主要包括多路传感器数据采集系统的
    A/D输入以及一路D/A输出控制电机的转速和运行方向。软件的开发是在
    MATLAB5.3和Visual C++6.0环境下进行的。这一实验台架能完成各种型号的双
    出杆缸、单出杆缸以及无杆气缸的摩擦力测试。
    第四章对实验采集到的数据进行处理,主要通过多项式以及分段拟合的方式
    得出了气缸的摩擦力与运动速度之间的数学表达式。从而得出静摩擦力、库仑动
    摩擦、粘滞摩擦系数以及Stribeck特性系数等一系列表示摩擦力的特征参数。并
    通过实验和分析来研究供气压力、外部负载和密封润滑变化对摩擦力的影响。研
    究的气缸包括单出杆气缸、双出杆气缸和无杆气缸。
Since pneumatic system has the advantage of low cost, low weight-volume ratio, anti-pollution, easy to maintenance and anti-jamming, it has been widely used in many manufacture fields. Recently pneumatic technique has become one of the important means to realize automation. As the development of the semi-conductor, ceramic, glass, and pottery industries, it is necessary for companies to produce a range of standard cylinders to provide very low speeds and smooth stroking. First this thesis deeply researches on the mechanism of stick-slip and all kinds of influences. After that, a platform is developed for investigating the friction. And the data collection and motor controlling software is also designed. Thus the characteristic of friction at low velocities is analyzed.
    The whole thesis consists of four sections:
    Chapter one first briefly states the technique feature, the current application situation and the frontiers of pneumatic control techniques, then introduces the developing-history and current application situation of low velocity cylinders. The methods to improve the movement of capability of cylinder are also described. In the end this chapter points out the subjects of main research work.
    Chapter two introduced the theory of friction by tribology method. Also states the concept, description and harm of stick-slip. Then described the mechanism of stick-slip and all kinds of influences. At last the mathematic model of friction is presented.
    In chapter three, as the experiment bases of research, a platform was developed for investigating the friction, including the hardware and software parts. There are system of driving, sensing, data collection and juncture in hardware system. And the software part is mainly consisted of A/D and D/A channels for the data in and out. Here used the MATLAB and Visual C++ to design the software.
    Chapter four states the methods of how to fit data. The methods are polynomial fitting and exponential fitting. Here we can get the expression of friction and velocity of all kinds of cylinders. And the influences of pressure, load, seal and lubrication of friction is validated.
引文
[1] 吴振顺,气压传动与控制,哈尔滨工业大学出版社,1995,9。
    [2] 路甬祥,阮健,陈行,气动技术的发展方向,液压与气动,1991,(2)。
    [3] 帕·克罗斯,气动技术,中国上海同济大学出版社,1990,8
    [4] Dr.Kurt Stoll,从压缩空气的早期应用到现代气动技术系统,o+p41(1997)No.7。
    [5] 陆鑫盛,周洪,气动自动化系统优化设计,上海科学技术文献出版社,2000,5。
    [6] 陆鑫盛,李英敏,气压传动与控制,上海科学技术出版社,1985。
    [7] 孟繁华,李天贵,气动技术在自动化中的应用,国防工业出版社,1988。
    [8] 毛文杰,三自由度电-气比例/伺服机械手的轨迹控制研究,浙江大学硕士论文,2000。
    [9] 周洪,气动技术的新发展,液压气动与密封,1999,(5)。
    [10] 黄文梅,国外气动位置控制介绍,液压与气动,1988,(1)。
    [11] 周洪,电-气比例/伺服系统及其控制策略研究,浙江大学博士论文,1988。
    [12] 裘华徕,FESTO公司与气动技术的发展,液压气动与密封,1999,(10)。
    [13] 李企芳,牛均英,气动行业的发展状况和市场分析,液压气动与密封,1994,(4)。
    [14] 杨尔庄,国内外液压气动位置控制技术现状与发展方向,液压与气动,1988,(3)。
    [15] 张志英,杨尔庄,液压气动技术展望,液压与气动,1993,(1)。
    [16] 梁锦棠,气动技术的应用,机械开发,1998,(4)。
    [17] 吴筠,气动技术发展动向,液压与气动,1986,(1)。
    [18] 王祖温,日本气动技术的发展及现状,液压与气动,1993,(4)。
    [19] 袁胜发,气动比例伺服技术在压力加工中的应用,液压与气动,1999,(6)。
    [20] 周洪,阀岛和现场总线技术及其应用,1998,(3)。
    [21] SMC公司,产品样本,1999。
    [22] 王雄耀,低速气缸和高速气缸,液压气动和密封,1999,(5)。
    [23] 何建英,液压爬行现在研究,制造业自动化,2000,(5)。
    [24] 刘极峰,孙平,杨玉合,液压传动中的爬行与系统的速度波动,现代机械,2000,(3)。
    [25] 寇国强,液压爬行故障及预防,专业汽车,2000,(1)。
    [26] 林复生,简明摩擦学,重庆大学出版社,1987。
    [27] 郑林庆,摩擦学原理,高等教育出版社,1994。
    
    
    [28] 张锦江,陈兴林,仿真转台克服低速滞滑的判剧研究,系统工程与电子技术,2000,(7)。
    [29] 易源源,分析机床低速直线运动时的爬行现象,南方冶金学院学报,1998,(1)。
    [30] 黄进,叶尚辉,含摩擦力环节的伺服系统的低速爬行研究,机械设计,1998,(10)。
    [31] 黄进,叶尚辉,陈其昌,含有摩擦环节伺服系统的Volterra泛函级数分析,西安电子科技大学学报,1998,(4)。
    [32] 黄进,叶尚辉,含摩擦环节伺服系统的分析以及控制补偿研究,机械科学与技术,1999,(1)。
    [33] 黄进,叶尚辉,含摩擦环节伺服系统的混沌振荡的研究,西安电子科技大学学报,1999,(2)。
    [34] 高钦和,进油节流调速液压回路爬行现象的建模与仿真分析,机床与液压,2000,(5)。
    [35] 张建,温坚,爬行现象的微机检测和分析,光学精密工程,1994,(6)。
    [36] 李宁,液压系统执行机构爬行故障分析,设备管理与维修,1997,(9)。
    [37] 丁建宁,在干摩擦和46号油润滑条件下滑动导轨副的爬行性能研究,摩擦力学报,1995,(4)。
    [38] 陶国良,毛文杰,王宣银,新型集成电气伺服坐标气缸的研究及其应用,液压气动与密封,1999,(5)。
    [39] 戴东华,液压缸的密封问题及改进,液压与气动,1999,(4)。
    [40] 刑野,吴平东,一种解决脉宽调制位置控制系统低平震荡的新方法,液压与气动,1999(4)。
    [41] 陶国良,毛文杰,王宣银,气动伺服系统机理建模的实验研究,液压气动与密封,1999,(10)。
    [42] 刘喜平,陈树海,段亚军,液压执行器爬行的机理、原因和排出措施,液压与气动,2001,(9)
    [43] 明仁雄,王休敏,万会雄,回转窖当轮液压缸运行中存在的问题及改进措施,液压与气动,2001,(7)。
    [44] 陈社会,C形滑环式组合密封及其应用,液压与气动,2001,(6)。
    [45] 陶国良,王宣银,杨华勇,气动比例/伺服位置控制系统的摩擦力特性分析,液压气动与密封,2001,(4)。
    [46] 孙良平,气缸出项爬行现象的原因分析,液压与气动,2001,(8)。
    [47] 杨明忠,摩擦设计基础,机械工业出版社,1990,6。
    [48] B.Armstrong-Helouvery,Control of Machines with Friction, Norwell,MA:Kluwer
    
    Academic Press, 1991.
    [49] B.Armstrong-Helouvery,"Stick-slip and control in low-speed motion",IEEE Trans. Automat. Contr.,vol. 38,no. 10,pp. 1483-1496.Oct. 1993.
    [50] C.Canudas,K.Astrom,and K.Braun,"Adactive friction compensation in Dc motor drives",IEEE J.Robot. Automat.,vol.RA-3,no. 6,pp.681-685,Dec. 1987.
    [51] Brian Armstrong-Helouvry, "Fricton Lag and Stick-slip",IEEE International Conference on Robotics and Automation Nice,France-May 1992.
    [52] William S Owen,"Reducing Stick-slip Friction in Hydrautic Actuators",IEEE International Conference on Advancsd Intelligent Mwchatronics Proceedings 8-12 July 2001.
    [53] Pierre E.Dupont,"Avoiding Stick-slip Through PD control",IEEE transaction on automatic control,vol.39,No. 5,May 1994.
    [54] Seon-Woo Lee,"Robust Adaptive Stick-slip Frition Compensation",IEEE Transactions on industrial electrinics,vol.42,No.5,October 1995.
    [55] Liyu Cao,Howard M.Schwartz,"Stick-slip Frition Compensation for PID Position Control",Proceedings of the American control conference Chicago,June 2000.
    [56] C.Canudas,D.Wit,P. Noel,A,Aubin,B.Brogliato,"Adaptive friction compensation in robot manipulators:Low velocities", Int. J.Robot. Research, vol.10, no.3, pp.189-199, 1991.
    [57] S.Yang and M.Tomizuka,"Adaptive pulse width control for precise positioning under the infleence of striction and coulomb friction",ASME J.Dyn. Sys., Mans. Contr., vol, pp.221-227, Sept. 1998.
    [58] 李桂荣,机床导轨爬行参数的确定,制造技术与机床,1996,(6)。
    [59] 于英华,徐平,王丽君,机床低速爬行参数的测试与分析,辽宁技术工程大学学报(自然科学版),1998,(6)。
    [60] 蒙文舜,贾友义,机床爬行的描述及数据处理,机械设计,1993,(5)。
    [61] 谢素琴,机床爬行问题的探讨,长春光学精密机械学院学报,1993,(2)。
    [62] 程国衍,机床液压爬行的机理分析与控制技术,实用机械技术,1992,(6)。
    [63] 陈显勇,机床爬行激励及防止措施综述,测试与实验技术,1993,(5)。
    [64] 贾水龙,减小油缸起动摩擦力的几种方法,液压与气动,1990,(4)。
    [65] 高中庸,爬行实验机的改进与爬行实验研究,设计与研究,1994,(7)。
    [66] 周昌登,臧柳生,运动副爬行速度测试装置,实验技术与管理,Vol.10,1993。
    [67] 王伟,张晶淘,柴天佑,PID参数先进整定方法综述,自动化学报,26卷第3期,2000,(5)。
    [68] 杨柳堤,PID控制的发展,自动化与仪器仪表,1993,(3)。
    
    
    [69] 陈翰馥,控制理论的现状及对它的期望,信息与控制,23卷,1994,(1)。
    [70] 王春鲁,查建中,李建勇,何大勇,现代控制激射的理论、应用与发展趋势,计算机自动测量与控制,1999,7(4)。
    [71] 沈立盛,机电控制技术的现状和发展趋势,南方冶金学院学报,2000,(2)。
    [72] 史维祥,流体控制发展的一些动向,液压气动与密封,2001,(1)。
    [73] 石淼森,固体润滑技术,中国石化出版社,1998,3。
    [74] 朱力,计算机控制智能高速气动缓冲系统的研究,浙江大学硕士论文,2001。
    [75] 刘豹,现代控制理论,机械工业出版社,1987。
    [76] 楼顺天,于卫,基于MATLAB的系统分析与设计—控制系统,西安电子科技大学出版社,1999。
    [77] 薛定宁,控制系统计算机辅助设计—MATLAB语言及应用,清华大学出版社,1996。
    [78] 三剑侠,基于windows的高速数据采集,程序员联盟,2001。
    [79] 陈众,方璐,李楠,VC环境下小型工业监控软件的开发,中国工控网,2002。
    [80] 王伟,徐国华,多媒体定时器在工业控制中的应用,微型机与应用,2001,(12)。
    [81] 许士敏,陈鹏举,武传华,短波通信侦察中定时器处理的实现,电子工程师,2002,(1)。
    [82] 李春波,基于压力比例阀的气动位置伺服控制策略研究,哈尔滨工业大学博士论文,2001。
    [83] 宗殿瑞,宋文臣,刘朋振,最小二乘法应用探讨,青岛化工学院学报,1998,(3)。

© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号

地址:北京市海淀区学院路29号 邮编:100083

电话:办公室:(+86 10)66554848;文献借阅、咨询服务、科技查新:66554700