[发明专利]基于四开关阀同开策略的气动位置控制系统

权利要求书

1.基于四开关阀同开策略的气动位置控制系统，其特征在于,包括：双作用气缸(8)、左充气阀(1)、左放气阀(2)、右充气阀(3)、右放气阀(4)、气源压力变送器(5)、气缸右腔气压变送器(6)、气缸左腔压力变送器(7)、LVDT位移传感器(11)、电磁阀加速驱动板和控制器；

双作用气缸(8)的腔体以活塞为界分为左腔和右腔；

左充气阀(1)、右充气阀(3)均与气源相连，并分别用于控制双作用气缸(8)左腔、右腔的充气；

左放气阀(2)、右放气阀(4)分别用于控制双作用气缸(8)左腔、右腔的放气；

LVDT位移传感器(11)用于采集气缸活塞杆自由端所连接的负载的位移距离，并将采集到的数据上传至控制器；

气缸右腔气压变送器(6)、气缸左腔压力变送器(7)分别用于采集双作用气缸(8)右腔和左腔内的气压，并将采集到的数据上传至控制器；

气源压力变送器(5)用于采集气源的进气气压，并将采集到的数据上传至控制器；

控制器根据接收到的采集数据生成4路独立的PWM控制信号，并发送给电磁阀加速驱动板，经电磁阀加速驱动板调理后分别输入至四个阀门，分别控制四个阀门的开关动作，具体控制方法为：

当双作用气缸(8)推动负载向左或向右运动时，控制器控制四个阀门同时打开一段时间，使得系统充气循环中充放气速度恒定，即气缸右腔气压变送器(6)、气缸左腔压力变送器(7)均取得稳定的气压值；

控制器控制与运动方向同侧的腔体的对应充气阀和放气阀保持打开状态，同时根据另一侧腔体内气压、气源的进气气压、负载的位置以及负载的目标位置计算该侧腔体充气阀和放气阀之间延迟关闭时间为：

其中，V为气缸体积，R为空气气体常数，T为环境温度，为充气/放气质量流量；ΔP为目标气压差，由负载的目标位置与实际位置计算得到；

控制器先控制该侧腔体的放气阀关闭，然后延迟Δt关闭该侧腔体的充气阀，使得该侧腔体内气压上升，推动活塞向目标方向移动。

2.根据权利要求1所述的基于四开关阀同开策略的气动位置控制系统，其特征在于,所述左充气阀(1)、左放气阀(2)、右充气阀(3)、右放气阀(4)均为双通螺线管高速开关阀。

3.根据权利要求1所述的基于四开关阀同开策略的气动位置控制系统，其特征在于,所述控制器为NI公司生产的工业级实时嵌入式控制器。

4.根据权利要求1所述的基于四开关阀同开策略的气动位置控制系统，其特征在于,还包括：左消声器(9)和右消声器(10)；左放气阀(2)的输出气体通过左消声器(9)消声后排除至空气中，右放气阀(4)的输出气体通过右消声器(10)消声后排除至空气中。