search query: @keyword pneumatics / total: 3
reference: 2 / 3
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 CentreIn 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
Opening a thesis
Reading the thesis
Printing the thesis
|
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
INSSI