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气压传动具有结构简单、高速、高效等特点,在工业生产和科学研究中得到了广泛的应用。但由于空气的压缩性大、粘度小、刚性差以及气动系统存在非线性等因素,要获得高精度的压力输出和精确定位很困难。近年来,随着电子技术、计算机控制技术的迅速发展以及比例控制性能的逐步完善,气动比例调压阀得到了巨大的发展。气动比例调压阀具有体积小,控制精度高,对气源要求低,输出压力不受负载变化的影响;具有压力补偿的性能,能实现执行元件的位置、速度和力的连续可调的高精度控制,实现压力的多级、无级变化,满足自动化设备的柔性生产要求。
本文通过对气动比例调压阀研究背景的介绍和国内外研究现状的分析,参考国外现有电气比例调压阀的研究成果,制定了气动比例调压阀的设计方案。该方案论证了气动比例调压阀的结构和工作原理的可行性。本课题是研制一种新型的高速开关式数字气动比例调压阀,它是以单片机为控制核心,以普通先导式减压阀为主体,高速开关电磁阀为控制元件,根据键盘输入的数字信号与传感器反馈信号,运用模糊自适应PID控制算法及PWM控制方式,实现调压阀先导腔的压力调节,使阀的出口压力稳定在设定值。其特点是:操作方便、响应快、稳定性好、耐震动、对外界环境和传动介质要求低、性价高等。本文分析研究了开关电磁阀的驱动频率及信号的占空比对输出压力的影响,制定了完善的专家知识库,完成了一套较完美的控制策略和控制算法,从而论证了方案的可行性,验证了气动比例调压阀输出压力的稳定性和控制精度。