本发明涉及一种比例阀控摆动气缸位置伺服系统，适用于机械领域。
背景技术：
气动系统具有无污染、成本低廉、系统安全可靠等优点，已得到越来越广泛的研究和应用。工业生产线上常常要求气动装置能实现任意位置的定位控制，这就催生了气动伺服控制技术。
但是，目前己实际使用的气动位置伺服控制系统的执行部件是直线型气缸。在工业自动化和机器人领域，存在大量的旋转运动，作为旋转驱动的摆动气缸目前只能通过机械挡块来准确定位，不能实现任意位置的高精度定位，摆动气缸驱动的旋转伺服定位系统仍在研究之中，在技术上仍然存在许多难题。
技术实现要素：
本发明提出了一种比例阀控摆动气缸位置伺服系统，有两个三通比例流量阀控制摆动气缸，采用PID控制+气动辅助限位的复合控制算法，该方法能达到较高的控制精度。
本发明所采用的技术方案是：
所述伺服系统包括两个三通比例流量阀和摆动气缸，由压力传感器，旋转编码器及计数器，功率放大器，数据采集卡和计算机组成。
所述伺服系统的被控量是摆动气缸的旋转角位移，经旋转编码器及计数器变成二进制信号输入到计算机，计算机输出的两路二进制信号，经D/A转换及功率放大器(PWM放大器)分别驱动两个电一气比例流量阀，控制摆动气缸两腔空气流量和压力。
所述伺服系统将PID控制与气动限位控制相结合，既避免了PID控制时存在的振荡现象，又克服了气动限位控制时由于系统的运动惯性引起的定位精度低的缺点，使系统能达到较高的定位精度。
本发明的有益效果是：该系统消除了振荡，加快了系统响应速度，提高了系统刚度，达到了较高的控制精度，控制算法简单方便，容易调节，实用性强。
附图说明
图1是本发明的摆动气缸位置伺服系统组成原理图。
图中：1.气源；2.比例流量阀；3.摆动缸；4、5.压力传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1，伺服系统包括两个三通比例流量阀和摆动气缸，由压力传感器，旋转编码器及计数器，功率放大器，数据采集卡和计算机组成。
被控量是摆动气缸的旋转角位移，经旋转编码器及计数器变成二进制信号输入到计算机，计算机输出的两路二进制信号，经D/A转换及功率放大器(PWM放大器)分别驱动两个电一气比例流量阀，控制摆动气缸两腔空气流量和压力。
伺服系统将PID控制与气动限位控制相结合，既避免了PID控制时存在的振荡现象，又克服了气动限位控制时由于系统的运动惯性引起的定位精度低的缺点，使系统能达到较高的定位精度。
通过三通比例阀对固定体积的容器排气或充气，若进气口和排气口中一个通，另一个封闭则容腔中的稳态压力为气源压力或大气压力。但若比例阀的进气口和排气口都通，稳态时容腔的进气量和排气量相同，达到平衡状态，这时稳态压力介于气源压力和大气压力之间，稳态压力的大小与进气口和排气口的有效截面有关。
系统控制效果理想与否取决于控制参数Kp、Ki、Kd的调整。比例作用Kp，加大将会减小稳态误差，提高系统的动态响应速度，但同时系统超调量大；积分作用对系统的稳定性有影响，Ki增大会使系统不稳定，但能消除稳态误差，提高系统的控制精度;微分作用Kd可以改善系统的动态特性。采样周期T对控制效果也有很大影响。
设计了PID控制+气动辅助限位的复合控制算法，采用气动辅助限位，即令两个比例阀进气口都通且开口面积最大，这样摆动缸两腔都快速充气，强制使系统迅速进入稳态，阻止其进入极限环振荡，稳态时摆动缸两腔压力保持为供气压力。
将PID控制与气动限位控制相结合，既避免了PID控制时存在的振荡现象，又克服了气动限位控制时由于系统的运动惯性引起的定位精度低的缺点，使系统能达到较高的定位精度。
摆动气缸采用日本某公司的叶片式摆动气缸CRB1B，缸径为100mm，行程为270°；电/气转换部分为某公司的VEF3121-2型三通比例流量阀及其相应的功率放大器VEA250；压力传感器采用某公司的PSE510；旋转编码器采用某公司的ZSP610，其分辨率为1200P/R，通过采用4倍频电路，其分辨率达4800P/R；数据采集部分由某公司的PCI-1710采集卡和ADAM-3968端子板组成。