search query: @author Gunell, Jan / total: 2
reference: 1 / 2
« previous | next »
Author:Gunell, Jan
Title:Pneumaattisen toimilaitteen suuntaventtiilin kehitys
Development of a directional valve for a pneumatic actuator
Publication type:Master's thesis
Publication year:2011
Pages:103      Language:   fin
Department/School:Koneenrakennustekniikan laitos
Main subject:Koneensuunnitteluoppi   (Kon-41)
Supervisor:Pietola, Matti
Instructor:Vuorio, Kalle ; Schlupp, Kaj
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark Aalto  4837   | Archive
Keywords:directional valve
actuator
pneumatics
suuntaventtiili
toimilaite
pneumatiikka
Abstract (eng): The objective of this work was to develop a 5 / 3-valve for the position control of a pneumatic actuator.
The valve was obliged to have two stages, and the development was focused on the output stage.

Mass flow and flow force theory were presented, as well as suitable control systems.
A requirement list was introduced regarding the output stage performance and structure.
Three concepts were proposed and the one fulfilling the requirements best was chosen for further development.
The mass flow and flow force calculation techniques were developed further to account for all restrictions in the valve beside the actual flow controlling restriction.
A simulation model was implemented to ensure flawless operation.
Eventually, a prototype was built.

A three loop cascade controller was developed for the position control of the actuator.
The first loop controlled the actuator position, the second loop controlled the actuator pressures and the third controlled the spool position of the output stage.
The controller also featured a compensator for the actuator friction as well as a dead-zone inverse (DZI) for the spool dead zone.
The target accuracy of the actuator position control was set to 0.02 per cent of the range.
When the position error was below this value the actuator movement was stopped.
This action was taken to avoid the continuous shift of actuator position about the set point.

When controlling the position of a double-acting actuator the accuracy mentioned above was achieved consistently.
The settling time to this accuracy was in the range of 4 - 15 seconds.
The accuracy corresponded to an actuator piston accuracy of 14 microns.
The developed valve fulfilled the objectives of this thesis.
Abstract (fin): Tämän työn tavoitteena oli kehittää 5 / 3-venttiili pneumaattisen toimilaitteen asemasäätöön.
Venttiilin oli oltava kaksiasteinen ja kehityksen kohteena oli pääteaste.

Työssä käsiteltiin massavirtauksen ja virtausvoimien laskentateoriaa, perehdyttiin soveltuviin säätöjärjestelmiin, sekä esitettiin vaatimuslista pääteasteen suorituskykyyn ja rakenteeseen liittyen.
Työssä käytiin läpi kolme konseptia ja valittiin niistä parhaiten vaatimukset täyttävä.
Valittua konseptia kehitettiin edelleen, massavirtaukset ja virtausvoimat analysoitiin tarkasti huomioiden kaikki venttiilissä esiintyneet kuristuskohdat.
Venttiilistä tehtiin simulointimalli virheettömän toiminnan varmistamiseksi.
Lopulta venttiilistä rakennettiin prototyyppi, jolla ohjattiin toimilaitetta.

Järjestelmien asemasäätöön kehitettiin kolmen silmukan kaskadisäädin, jossa ensimmäinen silmukka sääti toimilaitteen asemaa, toinen sääti toimilaitepaineita ja kolmas sääti venttiilin ohjauselimen asemaa.
Säätimessä käytettiin toimilaitteen kitkan kompensaattoria sekä pääteasteen ohjauselimen kuolleen alueen käänteisfunktiota.
Järjestelmän asemasäätimen tavoitetarkkuus asetettiin 0,02 prosenttiin liikealueesta.
Kun toimilaitteen asemavirhe oli tämän alueen sisällä, säädin pyrki pysäyttämään liikkeen.
Tällä toimenpiteellä vältettiin toimilaitteen jatkuva siirtyminen asetusarvon puolelta toiselle.

Kaksitoimisen 0,3 litran toimilaitteen askelvasteissa päästiin säännöllisesti edellä mainittuun tarkkuuteen.
Asettumisaika kyseiseen tarkkuuteen oli yleensä 4 - 15 sekuntia.
Tarkkuus vastasi 14 mikrometriä männän liikkeessä.
Kehitetty venttiili täytti tämän työn tavoitteet.
ED:2011-11-15
INSSI record number: 42927
+ add basket
« previous | next »
INSSI