[發明專利]一種基于雙占空柱塞氣液缸驅動的運動平臺及控制方法

有效

• 申請號: 201611070850.4
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN106678094B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 邱志成;李澤洲
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F15B11/072
• 分類號: F15B11/072;F15B11/16;F15B13/06;F15B19/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 王東東

技術領域

本發明涉及運動平臺控制領域，具體涉及一種基于雙占空柱塞氣液缸驅動的運動平臺及控制方法。

背景技術

隨著科技的發展，精密定位和位移技術在國防工業、微電子工程、航空航天和生物工程等領域都起著不可替代的作用。它直接影響了整個機械行業的技術發展，決定了機械加工精度和產品的質量性能，進而影響到設備的可靠性與穩定性。大量光學儀器對高精度的位移平臺有很高的要求以外，工作環境的這類位移機構也提出了更高的要求，比如潤滑條件、安裝空間和振動等；在光電跟蹤器材中，也對位移平臺提出了很高：要求調節靈敏度高，響應速度快。

目前直線位移平臺的驅動方式主要有液壓驅動、氣壓驅動、電氣驅動和新型驅動裝置等。氣動驅動的有點事節能、無污染、高速高效和易于控制的特點，液壓驅動具有較大的功率重量比、結構簡單緊湊、剛性好、可實現任意位置的開停、能在很大調整范圍內實現無極調速等優點。

發明內容

為了克服現有技術的缺點與不足，本發明提供一種基于雙占空柱塞氣液缸驅動的運動平臺及控制方法。

本發明采用如下技術方案：

一種基于雙占空柱塞氣液缸驅動的運動平臺，包括移動平臺部分、氣缸部分、檢測部分及控制部分；

所述移動平臺部分，包括靜平臺，所述靜平臺上平行安裝兩個導軌，所述導軌上設置滑塊，滑塊上安裝運動平臺，運動平臺隨著導軌進行直線前后移動，運動平臺通過連接件與兩端的側板連接，構成一個移動平臺；

所述氣缸部分，包括兩個平行安裝的氣液缸，所述兩個氣液缸的活塞桿末端分別連接氣液缸萬向節，兩個氣液缸萬向節分別連接運動平臺兩端的側板，兩個氣液缸活塞桿伸出的方向平行，且伸出的方向相反；

所述檢測部分，包括用于測量運動平臺位移的直線位移傳感器，所述直線位移傳感器安裝在靜平臺上，所述直線位移傳感器的伸桿末端連接直線位移傳感器萬向節，所述直線位移傳感器萬向節與其中一個側板連接，所述直線位移傳感器的伸桿的伸出量與氣液缸的活塞桿伸出量相同，直線位移傳感器檢測的運動平臺的位移信息經過A/D轉換卡輸入到工控計算機中得到相應控制信息；

所述控制部分，包括氣動控制回路及液體控制回路，所述氣動控制回路包括D/A轉換卡、I/O輸出卡、氣動比例閥、氣泵、減壓閥、氣動三聯件及兩位五通換向閥構成；

所述液體控制回路與兩個氣液缸的油缸連接，包括用于實現油路切換的兩個油路開關閥及節流閥；

所述氣泵輸出高壓氣體經過氣動三聯件后，分別經過減壓閥得到氣源，所述計算機得到相應控制信息后發送到D/A轉換卡及I/O輸出卡，通過D/A轉換卡控制氣動比例閥，I/O輸出卡控制油控開關閥及兩位五通換向閥，進一步控制氣源流量；控制后的氣源流量通過兩位五通換向閥控制兩個氣液缸活塞桿的運動方向。

所述液體控制回路包括補油杯。

所述氣源包括驅動氣源Ps1、驅動氣源Ps2及背壓氣源Ps0，所述驅動氣源Ps1及驅動氣源Ps2連接兩位五通換向閥的兩個端口，所說背壓氣源Ps0經過單向閥后連接兩位五通換向閥的一個端口。

兩個導軌通過支撐座平行安裝在靜平臺上，所述支撐座為梯形結構，每根導軌上設置兩個滑塊。

兩個氣液缸的活塞桿的變化量相同，所述氣液缸的缸體前面用前腳座固定，后面用后腳座固定。

所述氣液缸為占空柱塞氣液缸，其氣缸部分采用活塞桿，液缸部分采用柱塞桿。

一種基于雙占空柱塞氣液缸驅動的運動平臺的控制方法，包括如下步驟：

第一步根據運動平臺在工作空間運行的軌跡和姿態，得到兩個氣液缸活塞桿應運行的軌跡及運動狀態；

第二步將直線位移傳感器檢測的氣液缸活塞桿位移信號，經過通道A/D轉換卡輸入到工控計算機，并與規劃得到的氣液缸運動軌跡進行求取偏差經過處理后得到反饋控制信號；

第三步將得到的反饋控制信號經過I/O輸出卡和D/A轉換卡輸出相應的開關控制量輸出到相應的開關閥和氣動比例控制閥，控制氣液缸活塞桿的輸出動作，從而實現運動平臺的期望運動要求；

第四步如果對運動平臺進行定位控制，根據運動平臺需要的運動指定位置，通過氣液控制回路控制使得氣液缸活塞桿運動使得平臺到達指定位置，從而達到工作平臺的定位控制要求，通過氣液缸的控制使平臺的控制精度更高。

本發明的有益效果：

(1)氣體具有較好的壓縮性，系統具有良好的柔性，系統的結構簡單，兩個氣液缸的油腔相同，油液互補，減去了一般的氣液缸控制線路中的氣液轉換器的使用，大大簡化系統，節省成本；