学者积极开展这方面研究工作，气动伺服系统控制已成为气动技术领域热点研究课题之。本课题将广义预测控制应用于比例流量阀控摆动气缸转角位置伺服系统，并对其进行了研究，研究目标是提出种有效控制策略，使这系统得到比较满意控制性能。气动伺服系统简介气动伺服系统是由气动控制元件和气动执行元件动力机构组成控制系统。其组成控制系统框图如图所示，般由控制器电气控制元件气动执行器和传感器组成。控制器般指计算机单片机或等控制器件。电气控制元件包括电气伺服阀电气比例阀和电气开关阀。气动执行元件般有直线气缸摆动气缸气爪和人工肌肉等。传感器般指压力传感器位置传感器加速度传感器等引。图气动伺服系统结构图电气控制元件以不同电气控制元件可以组成不同气动控制系统。比例伺服阀式比例伺服系统采用比例伺服阀作为电气信号转换元件。以电气伺服阀为电气转换元件气动伺服承诺书水话吊本人郑重声明所呈交学位论文，是在导师指导下独立完成，学位论文知识产权属于太原科技大学。如果今后以其他单位名义发表与在读期间学位论文相关内容，将承担法律责任。除文中已经注明引用文献资料外，本学位论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写过成果。学位论文作者签章孙伽沣弓，日第章绪论第章绪论选题意义和目预测控制是为了弥补自适应算法不足而发展起来，其思想是在每个采样时刻，基于种描述系统动态特性数学模型，以及在时刻以前获得输入输出信息和将来参考输入，对将来定范围内系列采样时刻系统输出进行预测。然后，由这些远程预测结果及系统输出给定，按命名种目标函数最小化结果，得到将来系统最优控制输入序列什，其中，为预测时域长度，通常只采用作为时刻控制量输出对象。在下个采样时刻又重复上述步骤。广义预测控制就是随着自适应控制研究而发展起来种预测控制方法。该控制方法算法简单，易于实现，可以满足实时控制需要。基于参数模型，引入了不相等预测水平和控制水平，系统设计灵活方便，具有预测模型滚动优化和在线反馈校正等特征，呈现出优良控制性能和鲁棒性，被广泛应用于工业过程控制中，如电力化工冶金机器人手臂投资决策医疗飞机自动驾驶仪船舶自动舵故障诊断等，取得了明显经济效益。实际中控制对象都带有定非线性，大多数具有弱非线性对象，可用线性化模型近似，并应用已有线性控制理论研究成果来获得较好控制效果。而对具有强非线性系统控制则直是控制界研究热点和难点，将广义预测控制对线性系统良好控制作用推广到非线性系统，也是预测控制研究方向之。气压传动系统就是个强非线性系统。气压传动技术是流体传动与控制技术个重要分支。它是以气体为工作介质来传递信号和动力以实现生产机械动作和自动化种技术。与其它传动系统相比，气动系统具有成本低廉节能响应速度快元件结构简单工作效率高使用和维修方便功率重量比高抗干扰性强，便于集中供气和无污染等系列优点，适用于高温易燃易爆磁辐射等恶劣环境，因此，近年来，气动技术应用己从机械运输化工冶金采矿等扩展到微电子生物工程食品纺织医药以及军事等工业部门，尤其是些轻载高速场合。随着气动技术不断发展，气动和机械液压电气技术结合，使该技术正向着精密化小型化高可靠性和高智能控制方向发展，特别是随着计算机技术进步，优秀控制软件与各类执行元件有关传感器结合，使气动技术应用越来越广泛，副。广义预测在气动位置伺服系统中应用研究目前己广泛应用气动系统中，主要还是程序动作逻辑控制系统，其主要功能仅限于精度不太高力控制点位控制以及这两种功能复合控制。我国现己掌握了气动程序和逻辑控制技术，能自行进行规模庞大过程复杂气动逻辑控制系统。气动伺服系统虽然有着较长发展历史，但由于气动系统些固有特点，如工作介质空气具有较大压缩性阀口流量非线性和气缸活塞存在较大摩擦力等原因，导致了气动伺服强非线性和低刚度气压传播速度慢而导致大时间滞后大摩擦力而带来死区以及系统参数易受环境影响等，使得气动系统稳定性较差，这给实现对气动系统位置控制和速度控制带来较大困难瞄。这使得气动技术应用中受到了定影响。至今在工业上应用并不成熟。近年来，随着计算机技术微电子技术及控制理论发展，为气动伺服系统带来了新生机。为了改善气动伺服系统性能，各国学者积极开展这方面研究工作，气动伺服定位技术成为气动技术领域中热门研究课题气动技术执行元件有直线气缸摆动气缸气马达等主要几种，那么相对应，气动位置伺服系统主要包括气动直线位置伺服系统和气动旋转位置伺服系统。近几年，学者们主要针对气动直线位置伺服控制进行了大量研究，取得了定研究成果，已有商用产品在定程度上能够满足实际应用需求，对气动旋转位置伺服控制则研究很少。摆动气缸是利用压缩空气驱动输出轴在小于范围内作往复回转运动气动执行元件，广泛用于物体转位翻转分类夹紧阀门开闭以及机器人手臂动作等。在现阶段最广泛应用方法仍是“两点式”，主要完成从起始角度到终止角度摆动。如果中间设置档块，也可以完成在两个档块限定范围内摆动然而，我们看到，现代工业生产中很多场合，如自动化生产线上分拣作业机器人或者机械手摆动关节等，都要求摆动气缸能在中间位置可靠定位，尤其在气动机器人应用方面。气动机器人以压缩空气为驱动力特点使其在许多易燃易爆场合有着不可替代作用，在高层建筑清洁检测核装置维修等方面得到了应用。随着直线气缸伺服定位技术发展，气动机器人运动可达空间范围和控制精度得到长足提高，但也仅解决了气动机器人运动过程中移动副中间定位，而旋转副中间定位依然要靠在其外部设立固定挡块来解决，无法根据需要在中间位置实现任意点可靠定位。从而限制了全气动技术在转角需要精确控制场合应用四。在气动系统控制策略方面，对些精度要求不高，参数变化和外力干扰不大气动伺服系统，采用经典控制方法进行设计般能满足工程需要，但在日益发展第章绪论快速性和高精度要求下，经典控制方法难于奏效。科学技术材料和工艺新发展及人们观念变化，市场需求，带动气动技术飞跃发展。为了改善并提高气动伺服系统性能，各国学者积极开展这方面研究工作，气动伺服系统控制已成为气动技术领域热点研究课题之。本课题将广义预测控制应用于比例流量阀控摆动气缸转角位置伺服系统，并对其进行了研究，研究目标是提出种有效控制策略，使这系统得到比较满意控制性能。气动伺服系统简介气动伺服系统是由气动控制元件和气动执行元件动力机构组成控制系统。其组成控制系统框图如图所示，般由控制器电气控制元件气动执行器和传感器组成。控制器般指计算机单片机或等控制器件。电气控制元件包括电气伺服阀电气比例阀和电气开关阀。气动执行元件般有直线气缸摆动气缸气爪和人工肌肉等。传感器般指压力传感器位置传感器加速度传感器等引。图气动伺服系统结构图电气控制元件以不同电气控制元件可以组成不同气动控制系统。比例伺服阀式比例伺服系统采用比例伺服阀作为电气信号转换元件。以电气伺服阀为电气转换元件气动伺服压与气动，广义预测在气动位置伺服系统中应用研究王祖温日本气动技术现状及发展上液压与气动陈伟开关阀式气动马达位置伺服系统研究组合机床与自动化加工技术，张剑开关阀式气动马达位置伺服控制系统研究哈尔滨工业大学硕士学位论文，陈伟，张剑气动机器人气马达关节研制液压与气动，彭光正，陈萍，赵彤带制动装置气缸位置控制系统北京理工大学学报李尚义，王春燕，许宏光种新型气压控制系统机械傅晓云，刘浩，李宝仁摆动气缸位置伺服控制系统建模与仿真机床与液压，李东明，孙宝元，张化岚，武文良气动执行器技术现状与展望化工自动表，徐长寿，易腾设计制动气缸气压系统几个基本原则液压与气动，彭宽平，林昌杰气马达变向运动时死区问题解决方法液压气动与密封，郑学明，李尚义，刘庆和气动位置伺服系统研究哈尔滨工业大学学参考文献报，李铭，彭光正模糊控制算法在气缸位置伺服控制中应用液压与气动李宝仁，吴金波，杜经民高压气动位置伺服系统控制策略研究液压气动与密封朱春波，包钢，程树康，王祖温基于比例阀气动伺服系统神经网络控制方法研究中国机械工程，朱春波基于压力比例阀气动位置伺服系统控制策略研究哈尔滨工业大学博士论文陈正洪，刘延俊，王勇气动比例位置系统神经网络控制机床与液压晰王宣银气动位置伺服系统线性二次高斯自校正控制研究动力工程，周洪，路甬祥采用自适应控制电气比例伺服控制系统研究信息与控制，析承诺书水话吊本人郑重声明所呈交学位论文，是在导师指导下独立完成，学位论文知识产权属于太原科技大学。如果今后以其他单位名义发表与在读期间学位论文相关内容，将承担法律责任。除文中已经注明引用文献资料外，本学位论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写过成果。学位论文作者签章孙伽沣弓，日第章绪论第章绪论选题意义和目预测控制是为了弥补自适应算法不足而发展起来，其思想是在每个采样时刻，基于种描述系统动态特性数学模型，以及在时刻以前获得输入输出信息和将来参考输入，对将来定范围内系列采样时刻系统输出进行预测。然后，由这些远程预测结果及系统输出给定，按命名种目标函数最小化结果，得到将来系统最优控制输入序列广义预测在气动位置伺服系统中应用研究中文摘要随着工业自动化技术发展，气动技术由于其成本低无污染安全可靠等诸多优点，已经被应用于自动化生产各个领域。而作为此学科前沿研究领域之气动伺服技术更是被称为气动技术今后高科技应用发展火车头，日渐受到人们重视。目前国际上尚且只有少数成功应用于工业生产气动位置伺服系统，而且大部分采用是直动气缸执行元件，因此对摆动气缸位置伺服系统研究具有定理论和实际意义。本文主要对比例流量阀控制摆动气缸位置伺服系统控制元件特性和控制策略进行了理论分析和仿真研究，以获得性能较好气动位置伺服系统。首先针对比例流量阀控摆动气缸进行了系统特性分析，详细地描述了比例流量阀特性，建立了系统线性数学模型。论文详细阐述了广义预测控制产生背景和发展现状，给出了广义预测控制基本算法方程递推求解算法及程序流程图，分析了控制器参数对系统性能影响和广义预测控制特点，为后面将其应用于气动位置伺服系统奠定了基础。在文献基础上，通过对摆动气缸位置伺服系统特点分析结合广义预测控制理论特点，给出了基于摆动气缸广义预测控制方法。建立系统模型，并对其进行仿真试验。对比了广义预测控制和控制结果，结果显示广义预测控制用于摆动气缸位置伺服系统明显好于控制，广义预测控制用于该系统是可行有效。关键词广义预测控制气动位置伺服系统受控自回归积分滑动平均模型比例流量阀摆动气缸，承诺书水话吊本人郑重声明所呈交学位论文，是在导师指导下独立完成，学位论文知识产权属于太原科技大学。如果今后以其他单位名义发表与在读期间学位论文相关内容，将承担法律责任。除文中已经注明引用文献资料外，本学位论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写过成果。学位论文作者签章孙伽沣弓，日第章绪论第章绪论选题意义和目预测控制是为了弥补自适应算法不足而发展起来，其思想是在每个采样时刻，基于种描述系统动态特性数学模型，以及在时刻以前获得输入输出信息和将来参考输入，对将来定范围内系列采样时刻系统输出进