排气回收速度控制系统的建模及仿真.pdfVIP

排气回收速度控制系统的建模及仿真 石运序，李小宁，路建萍 ModellingandSimulationoftheDynamicCharacteristicsofthe VelocityControlSystemwithExhaustReclaimDevice ShiYun-xu LiXiao-ning LuJian-ping (南京理工大学SMC气动技术中心，南京 210094) 摘要:通过将初始有压差气压传动系统排气腔的有压气体回收到储气雄中，达到了节能的 目的，文章建立了4lkw`tti*Mff.Vo的数学模型1并进行了竺主全丝 关键词，数学模型，气动系统，仿舟 中图分类号 :TH138 影响了气缸活塞的速度控制特性. I引言 本文针对此问题建立了排气回收速度控制系统的 自70年代世界性能源危机以来，节能问题日益为 数学模型，用MATLAB对系统的排气回收过程进行了动 世人所重视。在我国，能源一直是国民经济发展的一 态特性仿真，分析了排气回收后对气缸腔室压力及活 个制约因素，节能研究更具有紧迫性和现实意义。现 塞速度控制特性的影响。 在，气动技术己广泛应用于各个工业部门，成为传动 2 系统数学模型 和控制的最重要的技术手段之一。然而气动技术的能 源利用率却很低，如何提高气动系统的能源利用效率， 对气缸的运动过程作如下假设2][3t]: 减少耗气量，节约能源，已成为当前国内外许多学者 (1)气缸各腔室充放气过程中气体遵循理想气体 所关注的问题w 定律。 气缸 (2)气缸各腔室中的气体热力学过程为准静态过 程，各个腔室气体的状态参数视作集中参数。 (3)系统与外界及气缸进气腔与排气腔两腔间的 泄漏忽略不计。 节流 阀 (4)气缸运动过程中，气体的热力学过程为绝热 过程，即气缸腔室内气体与外界无能量交换。 使用压力P: \回收气锹 (5)气缸运动过程中，忽略由于气体速度变化引 图1直接回收气动系统 起的气体惯性力的影响，气体作用在活塞上的力只是 对于实际生产中使用的气压传动系统，气缸完成 静压力。 一个工作行程后，在换向阀再次切换之前，工作腔已 2.， 能量方程 充至接近于供气压力，排气腔放至大气压力;反向运 动时，原来的工作腔变成排气腔，其中的有压空气就 变成废气排出，排出的这部分有压气体没有做任何有 用功就排出系统，造成了很大的能量损失，若能加以 利用，将产生很大的经济效益。但若直接用一蓄能气 罐回收这部分气体，如图1所示，经过几个工作循环 后，气罐内压力随着排气侧有压气体的排出逐渐升高， 蓄能气罐中的压力当升高到一定压力时，就会对上游 压力即排气腔压力产生影响，使活塞不能完全返回， 图2排气回收系统数学模型简图 热力学第一定律应用在气缸的进气腔1、排气腔2 式中.M一 气皓活塞及其驱动部件的质量(kg);Pa- 及回收气罐3，可得: 标准状态下的大气压力 (NTa):F一力负载，作用在 1)气缸进气腔能量方程