Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

Nowa wersja platformy, zawierająca wyłącznie zasoby pełnotekstowe, jest już dostępna.
Przejdź na https://bibliotekanauki.pl

Ograniczanie wyników

1 Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

1 2002

1 Olszewski M.

Znaleziono wyników: 1

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: servopneumatic drives

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Sterowanie pozycyjne pneumatycznego napędu siłownikowego

100%

Olszewski M.

tom z. 191

3--229

Główną przyczyną ograniczenia zakresu zastosowań pneumatycznego napędu siłownikowego do zadania dwupozycyjnego przestawiania są specyficzne właściwości procesu przetwarzania energii sprężonego gazu na energię mechaniczną ruchu tłoka siłownika. Proces ten charakteryzuje się zmienną dynamiką i słabym tłumieniem, wyrazistymi nieliniowościami, czasową i parametryczną wariantnością oraz eksploatacyjną niestacjonarnością. Jednocześnie użyteczność siłownika pneumatycznego w urządzeniach mechanizujących, automatyzujących i robotyzujących procesy przemysłowe skłania do poszukiwania środków i metod pozycjonowania pneumatycznych układów napędowych, mogących konkurować z elektrycznymi i elektrohydraulicznymi napędami serwomechanizmowymi (rozdział 1). Przedmiotem naukowych zainteresowań autora są zagadnienia teoretyczne i doświadczalne dotyczące realizacji układów napędowych z siłownikami pneumatycznymi pozycjonowanymi w całym zakresie przemieszczeń; celem - rozwiązanie problemu sterowania pozycyjnego elektropneumatycznych serwojednostek napędowych z uwzględnieniem warunków ich użytkowania w przemysłowych urządzeniach automatyki i robotyki. Do przedstawienia w rozprawie autor wybrał tylko kilka, interesujących z poznawczego punktu widzenia, zagadnień. W rozdziale 2, po zaprezentowaniu stanu opracowań i problematyki pozycjonowania pneumatycznych układów napędowych, omówiono wymagania względem układu pozycyjnego z dławieniowym napędem siłownikowym i podano koncepcję jego realizacji. Podstawą działania takiego układu jest algorytm sterowania ze sprzężeniem zwrotnym od wektora stanu ograniczonego do trzech zmiennych fazowych procesu ruchu. Realizacja ta zapewnia zachowanie w układzie pozycyjnym wszystkich cenionych w praktyce przemysłowej właściwości użytkowych siłownika pneumatycznego oraz skuteczne oddziaływanie na zachowania dynamiczne napędu, akceptowalną jakość pozycjonowania i współmierną do możliwości jednokartowych sterowników procesorowych implementację. Model obiektu sterowania pozycyjnego wyznaczano (rozdz. 3) w dwu postaciach: w postaci bilansowej - dla lepszego zrozumienia wspomnianej specyfiki procesu ruchu tłoka siłownika pneumatycznego, i w postaci lokalnej, parametrycznej - na potrzeby identyfikacji statystycznej. Zestawienie ważniejszych oznaczeń modelu, odtwarzania zmiennych stanu i doboru nastaw sterowania. Rozwiązano problemy stabilności i powtarzalności szacowań parametrów modelu w warunkach małej liczby danych oraz wrażliwości identyfikacji na zniekształcenia pomiaru i dyskretyzacji dostępnego sygnału położenia. Potwierdzono, analitycznie i doświadczalnie, charakter oscylacyjny procesu ruchu w decydującej o jakości pozycjonowania fazie hamowania. Wobec wymaganego w praktyce przemysłowej ograniczenia pomiarów do wielkości sterowanej (położenie) i potrzeby zmniejszenia zniekształceń amplitudowych i fazowych sygnałów odtwarzanych konwencjonalnie przez różniczkowanie metodą bezpośrednią (siecznej), przedstawiono w rozdziale 4 alternatywne sposoby rekonstrukcji zmiennych stanu. Zaproponowano odtwarzanie różniczkowe opierając się na wielomianach interpolacyjnych i aproksymacyjnych, obserwacji z modelami liniowymi, nieliniowymi i statystycznymi, działaniach predykcyjnych łączących obserwację i różniczkowanie, oraz na działaniach wykorzystujących logikę rozmytą i sieci neuronowe. Rozwiązanie problemu sterowania zwykłego przedstawiono w rozdziale 5. Jakość sterowania oceniano na podstawie obserwacji wskaźników oceny dostosowanych do specyfiki pozycjonowania dławieniowego napędu siłownikowego. W celu doboru nastaw sterowania zaproponowano metody normowanego wzmocnienia, oczekiwanej odchyłki położenia oraz doświadczalnie zweryfikowanego założenia o stosunku wartości własnych macierzy układu pozycyjnego zapewniających żądane zachowanie napędu w fazie hamowania. Scharakteryzowano podstawowe ograniczenia zachowań układu pozycyjnego. Aby poprawić jakość sterowania zwykłego, wprowadzono eksperckie modyfikacje jego przebiegu oraz kompensację nieliniowości układu napędowego. Rozdział 6 poświęcono problematyce optymalizacji właściwości pneumatycznego układu pozycyjnego pracującego w warunkach zmieniających się w czasie lub nieznanych a priori parametrów układu i zakłóceń. Przedstawiono trzy metody o charakterze sterowania adaptacyjnego: nadążanie za zadanym modelem zachowań napędu, co zrealizowano pomyślnie po zapewnieniu wariantności modelu odniesienia, samostrojenie z szacowaniem zmian obciążenia i identyfikacją modelu obiektu w trakcie normalnej pracy napędu, co zdecydowanie poprawiło jakość pozycjonowania w podstawowym dla napędu pneumatycznego zadaniu przestawiania, oraz sterowanie predykcyjne, co z kolei zapewniło nadążanie za zadaną trajektorią parametrów ruchu i poprawę zachowań dynamicznych układu napędowego. W rozdziale 7 potwierdzono osiągnięcie zamierzonego celu rozprawy przez naszkicowanie problematyki towarzyszącej rozwiązywaniu problemu sterowania pozycyjnego napędu pneumatycznego, aż do opracowania przemysłowego systemu pozycjonowania przeznaczonego do realizacji przestawiania i nadążania w wieloosiowych układach ruchu napędzanych elektropneumatycznymi serwojednostkami siłownikowymi.

The specific properties of the process of compressed gas energy conversion into mechanical energy of a cylinder piston movement are the main reasons for the restrictions in the scope of application of a pneumatic drive to the task of two-position displacement. Such a proces s is characterised by changing dynamics and low attenuation as well as by meaningful nonlinearities, time and parametric variance, and exploitation instationarity. On the other hand, the attractive usefulness of the pneumatic drive in devices that mechanize, automatize and robotize industrial processes, induces one to look for means and methods of positioning pneumatic drive systems, which could rival electric and electrohydraulic servo drives (Chapter I). The author's scientific interests are the theoretical and experimental problems in the realisation of driving systems applying a pneumatic servo drive positioned within the full range of displacements. His aim is to solve the problems of position control by taking into account the exploitation conditions of electropneumatic servo -drives in industrial devices of automatic control and robotics. The author presents only a few such problems, chosen from his many years output that are interesting from the cognitive point of view. Chapter 2 presents the state of elaborations and problems connected with the positioning of pneumatic drive systems. It also discusses the requirements and shows a realization concept of a positioning system applying a pneumatic drive. The basis of these system procedures is a controi algorithm that has feedback from the vector of state, limited to three phase variabies of the movement process. Such a realization ensured both the preservation of all the exploitation properties of a pneumatic drive working in the position system valued in industrial practice, and the effective influence on dynamie behaviors of the drive, as well as the acceptable positioning accuracy and implementation commensurable with the capabilities of one-card processor controllers. The formulation of a model of the object of position control is presented in Chapter 3 as two problems. The first one, in order to better understand the specifics of the pneumatic servodrive's piston movement process, has the shape of a balance. The second one - due to the need for a choice of controi settings, state variabies reconstruction and statistie identification of the model - has a local, parametric shape. The problems of stability and repeatability of the estimations where there is little data, of identification susceptibility to measurement and discretizational deformations of the available position signal have been solved. The oscillatory behaviour of the proces s during the braking phase - deciding on the position accuracy - has been confirmed, both analytically, as well as experimentally. Since industrial practice requires the limitation of measuring activities to the controlled quantity (position) as well as the elimination of a reconstructed signal's amplitude and phase distortions during position control by differentiation with the help of the secant method. Chapter 4 presents altemative methods of state variable reconstruction. Differential reconstruction based on the interpolation and approximation polynomials, observation with linear and non-linear models, as well as fuzzy-logic and neuronal network operations and predictive reconstruction bringing together conceptions of observation and differentiation - are proposed. Chapter 5 presents a solution to the problem of ordinary control. Control quality has been evaluated on the grounds of observations of quality indices conformed to the specifics of the throttling positioning of the servopneumatic drive. In order to choose the control settings, the standardized gain method is proposed as well as methods of the position admissible deviation and experimentally verified assumptions on the ratio of eigenvalues of the positioning system matńces that ensure the required behaviour of the drive in the braking phase. Basic positioning system behaviour limitations are characterized. In order to ensure better quality of the ordinary control, expert modifications of its performance, and compensation of the drive system nonlinearity were introduced. Chapter 6 deals with the problems of optimisation of the servopneumatic position system's properties, when the system operates in conditions of parameters and disturbances changing with time or unknown a priori. Three methods with features of adaptive control have been chosen. Firstly, following up a given model of the drive behaviour, which was successfully realised after the variance of the reference model had been ensured. Secondly, self-tuning with estimation of load changes and with identification of the object's model during normal operation of the drive, and lastly predictive control following up a given trajectory of the movement parameters assured improvement of the system's dynamic behaviour. This, in tum, radically improved position accuracy, first of all in the displacement task, fundamental in driving pneumatics. Chapter 7 confirms the achievement of the proposed aim of the dissertation. The author outlines the problems associated with pneumatic drive positioning control including working out an industrial positioning system that is designed for the realization of displacement and its following up in multiaxial movement systems driven by electropneumatic servomotor units.