一种气动装置排气噪声的柔性主动控制方法

摘要

一种气动装置排气噪声的柔性主动控制方法，在气动系统的排气口处安装一个可调节开度大小和变化规律的气动阀，在气缸端安装一个检测气缸压力的压力传感器，控制器根据压力传感器检测的气动装置气缸初始压力值、环境大气压和设定的期望排气时间，计算气动阀开度大小，即气动阀有效流通面积的控制曲线，在排气时，根据该曲线对气动阀进行控制，实现气动装置排气噪声的柔性主动控制，该方法能够适应不同气缸容积、不同气缸压力下的气动装置排气噪声控制，控制排气时间，并对排气噪声的峰值声压进行有效抑制。

主权项

一种气动装置排气噪声的柔性主动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在气动系统的排气口处安装一个可调节开度大小和变化规律的气动阀，在气缸端安装一个检测气缸压力的压力传感器；2)控制器根据压力传感器检测的气动装置气缸初始压力值p₀(绝对压力)、环境大气压p_a和设定的期望排气时间T_e，计算气缸压力p(t)及压力导数随时间t的变化曲线，采用如下公式：$\begin{array}{cc}p\left(t\right)=p_0-\frac{p_0-p_a}{T_e}t,& 0\le t\le T_e\end{array}$$\begin{array}{cc}\frac{dp\left(t\right)}{dt}=-\frac{p_0-p_a}{T_e},& 0\le t\le T_e\end{array};$3)控制器根据步骤2)中的计算的气缸压力p(t)及压力导数计算气动阀开度大小，即气动阀有效流通面积的控制曲线S_v(t)，采用如下公式：$S_v\left(t\right)=-{\left(\frac{2}{\gamma +1}\right)}^{1/(1-\gamma )}V{\left(\frac{2{\gamma }^3{\mathrm{RT}}_0}{\gamma +1}\right)}^{-1/2}{p}_0^{(\gamma -1)/\left(2\gamma \right)}p{\left(t\right)}^{(1-3\gamma )/\left(2\gamma \right)}\frac{dp\left(t\right)}{dt},p_c\left(t\right)\ge p^{*}$$\begin{array}{c}{S}_v\left(t\right)=-{\mathrm{Vp}}_0^{(\gamma -1)/\left(2\gamma \right)}p{\left(t\right)}^{(1-3\gamma )/\left(2\gamma \right)}\frac{dp\left(t\right)}{dt}\\ \times {\left[\frac{2{\gamma }^3{\mathrm{RT}}_0}{(\gamma -1)}({\left(\frac{p_a}{p_c\left(t\right)}\right)}^{2/\gamma }-{\left(\frac{p_a}{p_c\left(t\right)}\right)}^{(\gamma +1)/\gamma })\right]}^{-1/2}\end{array},p_c\left(t\right)<p^{*}$式中，γ是空气绝热指数，对理想气体可取γ＝1.4；R是气体常数(Jkg^‑1K^‑1)；V是气动装置气缸的容积(m³)；T₀是气动装置气缸内气体的初始温度(K)；p^*是排气过程中音速排气和亚音速排气的临界值，$p^{*}={\left(\frac{\gamma +1}{2}\right)}^{\gamma /(\gamma -1)}{p}_a;$4)在排气时，控制器根据步骤3)中的气动阀开度大小，即气动阀有效流通面积的控制曲线S_v(t)对气动阀进行控制，实现气动装置排气噪声的柔性主动控制。