[发明专利]基于对称气缸的动态负压伺服控制系统与方法

摘要

本发明公开了基于对称气缸的动态负压伺服控制系统与方法，属于高空飞行器气压模拟领域，系统包括机电传动模块、气动模块、控制模块以及数据采集模块。其中，机电传动模块采用电机直驱方式，将伺服电机与滚珠丝杆直连，气动模块中以对称负压气缸作为压力发生器，控制模块用于控制切换不同的压力输入信号和压力开环控制器，数据采集模块通过压力传感器、位移传感器采集负压气缸被控腔压力和缸活塞位移并传输到工控机。本发明还公开了一种基于对称气缸的动态负压伺服控制方法。本发明方法可能够实现快速、准确地动态负压伺服控制，同时装置具有结构简单、易于实现的优点，尤其适用于空间飞行器气压模拟设备。

主权项

1.一种基于对称气缸的动态负压伺服控制系统，其特征在于，包括机电传动模块、气动模块、控制模块以及数据采集模块，其中，所述机电传动模块包括伺服电机和磨制滚珠丝杆，伺服电机经驱动后通过磨制滚珠丝杆将运动传递到对称负压气缸，所述气动模块包括对称负压气缸、截止阀I、截止阀II、伺服阀、正压源以及负压源，所述气动模块的执行元件为双出杆形式的对称负压气缸，气缸运动部件采用的是电机直驱方式，通过磨制滚珠丝杆实现和伺服电机直连，在初始工作压力控制模式下，气缸两腔保持连通，具体的，负压气缸的被控腔通过截止阀I连通伺服阀，负压气缸的非被控腔通过截止阀II连通伺服阀，伺服阀同时连通正压源和负压源，所述数据采集模块包括位移传感器、压力传感器以及多通道的数据采集卡，数据采集卡连接位移传感器和压力传感器以采集位移和压力信号，数据采集卡将采集到的压力和位移信号传输给控制模块，所述控制模块包括位移控制器、压力控制器I和压力控制器II，控制模块设置有初始工作压力控制模式与指令压力信号控制模式，工作时，当系统处于初始工作压力控制模式时，伺服电机停转，截止阀I、截止阀II打开，所述负压气缸通过伺服阀和正、负压源相连，所述负压气缸与所述控制模块之间连接数据采集模块中的压力传感器，系统输入为初始工作压力，选用压力开环控制器I，通过改变所述伺服阀的输入电压信号来调节所述负压气缸被控腔的气体压力并使两腔压力一致；当系统处于指令压力信号控制模式时，伺服电机处于工作状态，截止阀I、截止阀II均关闭，负压气缸与正、负压源断开，系统输入为指令压力信号，位移传感器和压力传感器工作，系统输入为指令压力信号，选用压力开环控制器II和位移控制器，通过伺服电机驱动所述负压气缸运动部件做往复运动，改变所述负压气缸被控腔的容积，从而实现压力调节。