基于PLC控制的混合型气动机械手的设计与实现VIP免费

2008年第9期液压与气动图6前馈分段PID控制系统实验结果4结论本文建立了被动式气动负载模拟器的数学模型，进行了Matlab仿真，最后测定了1Hz，2Hz，5Hz三角波条件下的特性。结果表明气动负载模拟器在低频段运用PID控制有较好的力跟随特性，尽管在气缸换向时有多余力的产生，但幅值较小；当舵机的频率升高时，多于负载力矩过大，且执行气缸是非对称缸，运用常规PID控制很难达到控制效果，本文提出了使用前馈加分段PID控制器的方法，使两个方向的控制性能有所改善，最后的实验曲线基本对称，为进一步的研究奠定了基础。参考文献：[１]苏东海,耿心,谢群.高精度电液负载仿真台的设计[J].机械设计与制造，2003（6）.[２]李运华，焦宗夏，王占林.舵机力矩负载模拟器的混合控制方法研究[J].航空学报，1998，19（7）.[３]刘庆和，裴忠才，吴盛林.新型电液负载仿真台的研制[J].机床与液压，2007（7）.[４]李运华.负载模拟器的多余力矩的抑制方法研究[J].机床与液压，1999（2）.20200-200123时间/sa)1Hz时200-200123时间/sb)2Hz时200-2000.20.40.6时间/sc)5Hz时1概述随着机械手技术的广泛应用,具有独立控制器、程序可变、动作灵活、定位精度高、适用于中小批量自动化生产的通用机械手得到迅速发展。本文开发研制的新型气动搬运机械手,采用了混合驱动技术，除了气动机械手常见的机械和气动部件外，混合型气动机械手增加了步进电机、直流电机、光电传感器等电气部件，覆盖了PLC控制技术、气动技术、位置检测技术等，是基于PLC控制的混合型气动机械手的设计与实现张铁异,何国金,黄振峰DesignandRealizationofCombinedPneumaticManipulatorBasedonPLCControlZHANGTie-yi,HEGuo-jin,HUANGZhen-feng（广西大学机械工程学院，广西南宁530004）摘要:该文介绍了一种以气动为主的混合驱动气动机械手结构及基于PLC的机械手控制系统的组成,完成了气动机械手的制作与调试。关键词:PLC;气动机械手;步进电机中图分类号：TH138文献标识码：B文章编号：1000-4858(2008)09-0006-03收稿日期：2008-04-01基金项目：广西大学设备开发及改造基金资助（20061120）作者简介:张铁异（1963—），男，广西荔浦人，讲师，硕士，主要从事机电液一体化方面的研究工作。6万方数据2008年第9期液压与气动机电气一体化的典型设备，有着广泛的应用前景。2气动机械手系统组成和工作原理本文研制的气动机械手是一种具有3个自由度的极坐标型机械手，极坐标型机械手具有占地面积小，结构紧凑，便于与其他机器人协调工作，重量较轻等特点，机械手的手臂运动由一个直线运动（沿手臂方向的伸缩）和两个转动（绕中心轴的顺逆时针方向旋转和绕水平轴的仰俯）所组成，可以完成俯仰、伸缩、廻转3个自由度的运动，机械手由机械系统、位置检测系统、气动及控制系统3部分组成。图1为气动机械手的结构示意图。机械手的俯仰和伸缩动作采用气动方式驱动，绕水平轴的仰俯动作由俯仰气缸通过连杆机构来实现，将气缸的直线运动转化为手臂的仰俯运动，俯仰及伸缩气缸选用标准气缸，由于抓取工件和堆放工件都有位置定位的要求,因此在气缸上安装有红外光电式传感器，气缸杆上固定有透射式光栅，气缸杆的移动带动光栅移动，产生光电信号脉冲，光电信号通过底座中内置的信号转换电路进行处理后反馈到PLC输入端，PLC控制程序对该反馈信号进行处理，判断手臂的运动是否到位，然后发出控制信号给电磁换向阀来控制气缸的运动和停止，实现机械手任意定位的需要。机械手的气动原理图如图2所示，气动系统由气源、气动三联件、气动系统控制阀、俯仰及伸缩气缸等组成，整个气动系统主要完成俯下、仰起、伸出、缩回4个动作，由空压机获得气源，经气动三联件，得到清洁、干燥的空气，经过三位五通电磁阀实现运动的转换，电磁阀YV1、YV2、YV3、YV4由PLC进行控制。俯仰及伸缩气缸的原位信号由光栅尺上的原位标记X2、X3提供，限位信号由由光栅尺上的限位标记X13、X14提供，位置信号由光栅尺产生的脉冲信号提供。廻气动机械手绕中心轴的转运动采用步进电机驱动来实现，选用了二相混合式步进电机与其配套的等角度恒力廻矩细分型步进电机驱动器作为机械手转运动的驱动及定位装...