气缸速度和力的脉动流控制

工程科学与技术，国际期刊35（2022）101213使用受控脉动流的气缸速度和力控制奥萨马·A放大图片作者：Johna，John b.作者声明：John C.阿齐兹da埃及吉萨航空工程和技术学院机械工程系bDipartimento di Ingegneria，Industriale，Università degli Studi di Padova，Via Venezia 1，35131 Padova，Italyc埃及吉萨航空工程和技术学院飞机工程系d工程学院，机械工程系，苏伊士大学，埃及阿提奇莱因福奥文章历史记录：接收日期：2022年2022年5月21日修订2022年6月28日接受2022年7月25日在线发布保留字：气动执行器-进口气动高速方向控制阀脉动流位置控制速度控制力控制A B S T R A C T本文介绍了一种适用于任何气动回路的气动执行机构在精确、低成本的力和速度控制中提出了通过脉动流技术控制气缸该技术在方向控制阀中使用开/关螺线管线圈来代替昂贵的伺服控制器，例如比例方向控制阀。设计的电路应用1.5、3和4.5 Hz的脉动空气频率，以研究入口恒定压力，1.72达到5.17×105Pa.气动缸杆的速度和力是利用产生结果表明，利用脉冲流技术控制气缸杆本文导出了适用于自动控制回路的经验关系式，并证明其预测输出力和速度的精度可达~90它还用于选择所需的频率，以获得所需的速度和力对于圆柱体。为了验证使用脉冲流技术的气缸速度和力控制，使用Automation Studio程序进行模拟。结果表明，气缸机械性能的控制得到了改善，并表明改善是压缩空气源脉冲频率和压力的函数。经验关联式也推导出预测缸杆的速度和力在任何源压力和脉冲频率。©2022 Karabuk University. Elsevier B.V.的出版服务。这是CCBY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。1. 介绍气动执行器系统广泛应用于多种工程应用中，这要归功于与传统的电动系统驱动器相比，其单位体积的功率更高，维护成本更低[1]。气动系统的应用随着时间的推移而扩展，几乎涵盖了所有类型的工业应用，从制动系统到工作现场机器，从移动设备到医疗设备。气动系统面临的主要挑战除了它们在机器人[11]中的众所周知的应用之外，精确控制要求还应用于燃料电池车辆[2]、气动锤[3，4]、微致动器[5，6]和制造业中。*通讯作者。电 子 邮 件 地 址 ： Osama. iaet.edu.eg （ O.A.Gaheen ） ， ernesto.unipd.it （ E.Benini ） ， mohamed.iaet.edu.eg （ 硕 士 ） Khalifa ） ， Mohamed.aziz@suezuni.edu.egwww.example.com Aziz）。由Karabuk大学负责进行同行审查例如气动钻孔[7，8]、气动气枪[9]和气动冲击扳手[10]。气动应用的快速发展引导研究人员开发创新的控制技术和相关设备。Van Varseveld等人[12]使用开/关电磁阀实现了气动执行器的位置控制，并记录了良好的性能。Wang等人[13]进行了动态模拟，以比较用高速开关阀和比例阀替换连续先导元件通过监测高速阀的工作频率和腔室压力来控制主级的响应。他们观察到，高速开关阀可以取代连续先导元件。此外，他们得出的结论是，由于低功率成本和良好的控制性能，高速开关阀是部件更换的良好选择。Krause等人[14]设计并制造了用于表面质量检测系统的线性气动致动器，该致动器他们使用了一个简单的基于弹簧的阻抗装置和一个比例流量阀驱动器，控制供应的压缩空气。https://doi.org/10.1016/j.jestch.2022.1012132215-0986/©2022 Karabuk University.出版社：Elsevier B.V.这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表工程科学与技术国际期刊杂志主页：www.elsevier.com/locate/jestchO.A. Gaheen，E.Benini，M.A.Khalifa等人工程科学与技术，国际期刊35（2022）1012132×然而，他们的致动器需要大量的后处理，这对于保持特定应用所需的可接受的表面粗糙度至关重要。Shih等人[15]提出了一种基于改进PWM控制方法的模糊控制方法他们的结果表明，气动执行器通 过 使 用 他 们 提 出 的 控 制 器 ， 以 低 成 本 获 得 了 良 好 的 性 能 。C.Jumajetinac etal. [16]比较了气动执行器PWM控制的不同见解。同时对比空气质量消费和跟踪不同的控制实现E. J. Barth等人[17]提出了一种脉宽调制控制气动系统的控制设计和建模他们评估认为，所提出的方法可能有助于直接解决稳定性和性能问题。Dong等人[18]介绍了一种基于由可编程逻辑控制器（PLC）生成的PWM信号控制的高速循环开/关阀的根据他们的结果，该系统呈现出成功的响应速度，以较小的力跟踪误差跟踪某一期望的力值Huang等人[19]提出了采用比例阀和PWM阀的气动控制，以实现气动软执行器的最佳控制。其结果表明比例阀的成功率高于PWM阀。他们得出结论，从成本的角度来看，3端口2位PWM阀是多通道软执行器系统的最佳选择。接下来的部分介绍了液压执行器和系统控制领域的文献研究。穆罕默德等人[20]通过PID控制器和比例阀研究了液压电梯的速度该控制器依赖于来自比例节流阀的输入，这也是一个相当昂贵的解决方案，它控制致动器速度和流体流速。他们的系统增强了电梯位置控制的平稳性Hassan等人[21]设计了一种液压致动器控制系统，该系统由比例方向控制阀组成，用于控制流速和致动器延伸速度。使用重量负载实现对施加到气缸的压力的控制他们的系统还配备了比例阀。Tran等人[22]对液压马达驱动的工作轴转速稳定性控制进行了仿真和实验研究在这种情况下，比例阀也被用来在PID控制器的帮助下操作液压流。Salloom等人。[23]研究了使用比例控制阀协调压力和流向的液压机的速度和力控制。他们的研究包括建造一个配备比例阀的电液控制系统，这是相对昂贵的。Brekkestran[24]提出了一种优化液压比例阀控制脉宽调制用于最大限度地减少控制器功耗，其中大的抖动（脉动）幅度可能导致液压系统上的压力脉动，而低幅度可能无法产生阀芯运动。Jangnoi等人[25]创建了一种低成本泵流量控制系统，并将其性能与配备比例控制阀的传统高成本流量控制系统进行了比较。在后一种系统中，控制信号被发送到比例控制阀以调节流量。在泵控制系统中，电动机为泵提供动力，同时使用逆变器型变速驱动器控制电机速度使用泵流量控制系统的响应速度小于阀流量控制实现的响应速度的一半。从这些研究中可以清楚地看出，液压和气动致动器使用电比例方向控制阀、电伺服系统、电阀流量控制、可变排量泵流量控制或先导高速开关阀来实现。本研究的目的是介绍一种新的技术，用于控制气动执行器的性能的基础上利用控制系统中的脉动流。所提出的技术是容易和廉价的实现，同时保持，甚至优于传统方法的精度和速度。整个系统通过以下三个主要功能块和相关阶段来工作：（i）电路控制具有从0到12 Hz的可变频率的方向控制阀的电流，（ii）方向控制阀用于产生具有取决于控制器接收的电信号的频率的脉动流，以及（iii）所产生的脉动流用于控制气动致动器的速度和力。本文件的结构如下。第二节介绍了系统设计和实验过程，包括实验装置（气动回路图）、电气控制回路和脉动装置。在第三节中，提供了关于受控脉动流对气动缸杆速度和力的影响的仿真和实验结果。气缸性能是在可变的进口主源压力为1.72，3.45，和5.17 105帕。并对不同主源压力和频率下的实验结果进行了比较。最后，提出了一个经验的相关性，提供了一个很好的预测气缸性能的压力和频率范围很广2. 系统设计和实验步骤2.1. 实验装置特征气动系统主要由三个动力转换块组成首先，从机械到流体动力的转换是由空气压缩机完成的。然后，流体动力通过管道和连接器在气动回路内传输，而其方向、压力和流速通过控制元件建立最后，使用致动器装置（例如气缸）将流体动力再次转换成机械动力。该系统由一个压缩空气源、一个安全阀、5/3方向控制阀（常闭）、压力表和一个双作用气缸组成图1所示的系统设计用于控制活塞杆的速度和力，并模拟本研究中使用的试验台。这种回路的功能依赖于使用脉动流来控制进入缸的流体的流体流速这里，在方向控制阀的入口处使用压力调节器来调节所需的主源压力。三个入口Fig. 1. 双作用气缸气路图。O.A. Gaheen，E.Benini，M.A.Khalifa等人工程科学与技术，国际期刊35（2022）1012133×××××××××研究了压力值：1.72、3.45和5.17 × 10 - 5 Pa。通过电气控制电路以不同频率（1.5、3和4.5Hz）产生脉动流2.2. 电气控制电路和脉冲发生特性脉动机构的控制电路示意图如图2所示。脉动气流由与方向控制阀集成的电子控制电路产生，方向控制阀具有在可变频率下操作的电子控制器[26]。图2还显示了一个经典的控制电路，包括一组继电器（R1和R2），一个定时器上延迟（T1），一个定时器关闭延迟（T2），指示灯（L1和L2），一个启动按钮，一个停止按钮，和测试按钮（用于和BAK），它们被集成在一起，以产生脉冲信号。所需的频率可以通过调整定时器的周期时间来实现，延迟。使用Easy Scope装置测量脉冲产生的输出频率。脉动机构的设计目的是在电动气动阀的打开和关闭之间提供足够的循环时间，以使它们达到所需的频率（从1：12 Hz）。频率由电气控制电路产生，该电路包括物理连接的电气继电器、定时器、接触器以及启动和停止开关。如前所述，负责改变频率和控制打开和关闭时间的主要部件是内置在5/3方向控制阀中的高速220 V AC电磁线圈所用仪器的规格见表1。2.3. 实验装置模拟首先使用Automation Studio软件模拟电动气动回路操作。与实验一致，控制缸杆的力和速度进行了分析，使用脉动流在不同的压力和频率。该流程可以通过模拟电气控制电路在程序中进行复制，该电路以特定速率打开和关闭稳压器，该速率可以根据所需的输入频率进行改变实验装置（Fig. 3）包括：1- 一个气缸（500 mm冲程，100 mm直径活塞和30 mm直径杆）的气动回路，一个5/3方向控制阀，一个高速电磁阀，图二. (a)电气控制电路示意图和（b）脉冲发生器激活。在220伏交流电（常闭和弹簧返回），和空气压缩机与8 105帕的最大输送压力（配备压力调节器）。2- 电气控制面板和脉冲发生电路。3- 配备以下设备的测量部分：用于测量输出频率的Easy Scope示波器、连接至一台计算机和一个用于动态采集的气压数据记录器。图4显示了在指定脉冲频率（3 Hz）下，3 s（顶部）后电路的模拟常规操作和15 s后方向控制阀的瞬时关闭模拟的气缸位移如图1左侧所示。 4、中间为相应的功能气动回路图，右边为给定脉动信号频率下的操作电气控制回路接线图。3. 结果和讨论图5示出了在进气源压力为1.72 × 10 5 Pa时，不同频率的脉动流对气缸工作压力的影响。脉动流的强度取决于进口压力和方向阀电磁线圈与连续流相比，杆力和气缸的速度受频率的强烈影响特别是图 5显示了两个实验记录（Exp.建议）使用压力数据记录器和模拟压力测量气缸中的工作压力。当气流从连续流变为4.5、3和1.5 Hz时，完全延伸冲程所需的时间为13.45、30.15、38.10和1.5Hz。53.65 s。该时间对应于达到最大气缸压力所需的时间此外，活塞杆的速度随着脉动流频率的减小而减小。气缸的最大工作压力也从1.54105 Pa（恒定流量）至0. 95 105，0.56105，0.43在4.5、3和1.5Hz时，分别为105Pa。这将导致油缸的杆力随着流动频率的降低而降低。一个非常好的协议与实验数据的趋势进行了观察，而不太令人满意的匹配获得的绝对值。从图5中可以看出，在连续、4.5 Hz、3 Hz和1.5 Hz下，气缸内的最大压力分别小于1.2、0.6、0.4和0.2 × 10-5Pa。在低压下，由于Automation StudioS/W没有考虑：（i）气缸内和方向控制阀内的内部泄漏;（ii）活塞和气缸砂之间的摩擦;（iii）管件中的压力损失，3.1. 脉动流对气缸性能使用Automation Studio软件在不同的入口压力（1.72，3.45，和5.17 × 10 -5Pa）与流量频率为1.5，3，和4.5 Hz相比，正常情况下的连续流的脉动流控制技术进行了初步验证。当电磁线圈激活时，会出现连续流动。然后，流体不间断地通过方向阀。3.2. 脉动流，入口主源压力为1.72×105 Pa增加源压力导致空气流速增加。当源压力增加时，由于气缸内的间隙，气缸内的损失率也增加。来自源头的流量增长克服了O.A. Gaheen，E.Benini，M.A.Khalifa等人工程科学与技术，国际期刊35（2022）1012134××表1仪器规格。装置测量的量决议范围采样率（样本/秒）精度热线风速计（Digi-sense）速度0.01米/秒~0.110±5%读数气压数据记录仪（LOGiT-LPT1000）压力0.15磅/平方英寸0：1000 psi1±3 psiTrack-It数据记录仪（压力350 D）压力0.014磅/平方英寸0：350 psi10±0.25%读数图三. (a)实验系统设置;（b）空气流速数据记录器;（c）连接至Easy Scope的压力数据记录器。见图4。实验装置模拟操作的屏幕截图：（a）3秒后以3 Hz激活脉冲正常操作，（b）15秒后以3 Hz操作时方向控制阀瞬时关闭。损失率的增加。因此，随着源压力的增加，气缸内的补偿率更高，这表现在由于施加脉冲流而导致气缸内在频率为4.5Hz时，源压力为1.72 × 10-5 Pa时，缸内最大压力下降率为49.13%，而源压力为1.72× 10 - 5 Pa时，缸内最大压力下降率为24.11%.5.17105帕。另一方面，压缩性效应出现一次，在恒定的主压力源供应下具有恒定的流速值，而在脉冲流的情况下，气缸内的流体体积随着每个脉冲经历重复的压缩和松弛该容积在气缸冲程期间随时间变化。压缩率随体积的变化而变化而且，随着每个重复脉冲，气缸的内部压力首先受到影响图五.在P= 1.72×105Pa（a）连续流、（b）f= 4.5Hz、（c）f= 3Hz和（d）f= 1.5Hz下的实验和模拟流率。O.A. Gaheen，E.Benini，M.A.Khalifa等人工程科学与技术，国际期刊35（2022）1012135×××××通过气缸内空气体积的必要压缩。然而，在连续流动的情况下，这种效果只出现一次，在供应主压力源的开始。这解释了为什么气缸的内部压力随着脉冲频率的变化而发生变化表2显示了实验和模拟气缸冲程时间和气缸工作压力之间的比较。气缸冲程时间和最大气缸工作压力的差异是由于摩擦、配件、泄漏和管路压降造成的。试验与仿真结果的比较表明，气缸行程时间的变化百分比对于4.5、3和1.5 Hz的频率，分别为18.75%、7.69%和1.78%。随着流量特性从连续流到4.5Hz脉冲流的变化，气缸的工作压力降低了9.8%。这一比例分别为17.39%、17.24%和34.88%的脉冲流的频率分别为4.5，3，和1.5 Hz。图图6示出了不同频率的连续流和脉动流对输入源压力为1.72 × 10- 5 Pa的气动缸的流率的影响。特别是，热线风速仪数据记录器获得的空气喷射流率的实验值和模拟值显示。当喷射方式由连续喷射改为脉动喷射时，当脉动流的频率降低时，它也降低。喷射方式对气缸内空气的可压缩性有直接影响由于气缸内空气的可压缩性，流量曲线下的总面积随着模式从连续模式变为脉动模式而减小。另一方面，放电时间随着脉动频率的降低而增加再次，根据所需频率手动调节实验工作中的频率调整过程是通过连接到Easy Scope设备的控制面板进行的，以计算每秒的脉冲数，这导致频率调整的分辨率误差。在空气流量受压力源值影响的情况下，在恒定供应主压力源的恒定连续流量下，压缩性效应出现一次。在脉动流的情况下，气缸内的流体体积随着每个脉冲经历重复的压力和松弛。该体积在气缸移动期间随时间变化。此外，气缸内的流率首先受到气缸内空气的压缩性的影响，每个重复脉冲，但在连续流的情况下，这种影响仅在供应主压力源开始时出现一次。这解释了为什么随着脉冲频率的变化，这里值得一提的是，在施加脉冲期间，根据所施加的频率，流速每秒停止几个瞬间。这意味着与相同供应主压力源下的恒定连续流量相比，气缸填充时间更长。这就解释了填充气缸所需的时间和移动速度活塞的顺序。见图6。在P= 1.72×105Pa（a）连续流、（b）f= 4.5Hz、（d）f= 3Hz和（d）f= 1.5Hz下的实验和模拟流率。3.3. 主源压力为3.45×105 Pa图图7示出了不同频率的脉动流在入口压力为3.45105帕。根据图7（a）中的实验结果，当气流从连续下降变为4.5 Hz、3 Hz，1.5 Hz，完全伸展冲程所需的时间分别为7、23、28和45 s。图7（b）示出了在不同频率下的模拟气缸工作压力。与对应于1.72的压力的情况不同105 Pa，一致性更好与模拟和实验数据，观察到的趋势和绝对值。一般来说，数值和实验数据之间的匹配在较高的输入压力下变得更好。图8显示了在3.45的入口源压力下，不同频率的连续流和脉动流对应用于气动气缸的105帕。 图 8(a)显示了空气排放流量的实验结果。图8（b、c和d）分别示出了在连续流f = 4.5 Hz、f= 3 Hz和f= 1.5 Hz下的模拟气缸空气排放流率。3.4. 主源压力为5.17×105Pa图图9示出了在入口压力为5.17105帕。从图9（a）所示的实验结果，可以看出，当气流从连续流变为4.5Hz、3Hz和1.5Hz时，完全延伸冲程所需的时间分别为10、21、30和40秒。图9（b）示出了在不同频率下的模拟气缸工作压力表2在1.72 ×105Pa条件下，气缸冲程持续时间和气缸工作压力的实验值与模拟值的比较.频率（Hz）4.531.5气缸行程时间实验25.033.035.0（个）仿真23.231.032.0工作压力×105（Pa）实验模拟0.5900.7300.3850.4410.2110.317O.A. Gaheen，E.Benini，M.A.Khalifa等人工程科学与技术，国际期刊35（2022）1012136××见图7。 气缸工作压力的实验和模拟结果P= 3.45×105 Pa，（a）连续流，（b）f= 4.5Hz，（c）f= 3 Hz，（d）f= 1.5 Hz。见图8。在P= 3.45× 105Pa下，（a）连续流，（b）f= 4.5Hz，（c）f= 3Hz和（d）f=1.5Hz时的实验和模拟流率结果。图10显示了在5.17 105 Pa的入口源压力下，不同频率的连续流和脉动流对气缸排放流率的影响。图10（a）示出了空气排放流量的实验结果。图10（b、c和d）分别示出了在连续流f = 4.5 Hz、f= 3 Hz和f=1.5 Hz下的模拟气缸空气排放流率。3.5. 不同主源压力和频率表3显示了主源压力和脉冲流频率对气动缸线速度、杆见图9。工作压力下的实验和模拟气缸结果P= 5.17 ×105Pa（a）连续流，（b）f = 4.5Hz，（c）f = 3Hz，（d）f = 1.5Hz。见图10。在P= 5.17× 105Pa条件下，（a）连续流，（b）f= 4.5Hz，（C）f= 3Hz和（d）f=1.5Hz时的实验和模拟流速结果。力和入口空气流速。观察到脉冲流频率对气缸性能的强烈影响。图11显示了模式变化的影响，从连续流到具有不同频率的脉动流，以及不同的主源压力对流速、缸力和缸杆线速度的影响。在进口压力为1.72 ×105Pa、频率为1.5Hz时，缸内进口流量减少94.76%，杆力减少72.09%，杆速减少71.57%，且在不同进口压力下也得到相同的结论。这证实了在气动系统领域中使用压缩空气的脉冲流来控制气缸入口流量的有效性，杆力和气压缸的杆速度。流体动力由压力和流速值描述。此外，流量也会随着源O.A. Gaheen，E.Benini，M.A.Khalifa等人工程科学与技术，国际期刊35（2022）101213表37×--× ××可变主源压力下的实验输出气缸参数。入口压力×105（Pa）频率（Hz）杆速（m/s）棒力（N）进口流量（l/s）1666.4 0.3241.5 0.009 465 0.0173.0 0.013 620 0.041007.6 0.0773627.3 1.0521.5 0.010 821.5 0.0711395.1 0.0991604.3 0.1985.17 0.0 0.0551123.8 0.0942387.2 0.1424348.1 0.212源压力效应、频率和脉冲质量流的联合动力效应对振动的影响很大。事实上，在连续流动（以0 Hz表示;常开）下，气缸力从1666.4 N增加到3627.3 N，再增加到5595.9 N。值得注意的是，在源的压力的增加和伴随的缸力之间存在线性比例在5.17 × 105Pa的恒定压力下，圆柱力从1123.8增加到2387.2和4348.1N。值得注意的是，在流动频率的增加和伴随的缸力之间不存在线性比例相反，这种关系再次变得这表明压缩效应随频率的增加而减小。随着频率的增加，每秒的空气脉冲数增加，从而在气缸内产生压力累积，该压力累积不允许由于时滞泄漏或空气膨胀而伴随的压力降低。3.6. 经验相关结果图十一岁流量、活塞杆线速度和活塞力与压力和频率的关系。压力值。 图图11（a）显示，随着源压力值的变化，从1.72 10 5到3.45105至5.17105帕，气缸内的流速值也增加。这反映在气缸的速度上，如图11（b）所示。在连续流动（以0 Hz表示;常开）下，速度从0.031 m/s增加到0.05 m/s再增加到0.055值得注意的是，在源压力的增加和伴随的气缸速度的增加这表明压缩性随压力的增加而减小，并且几乎遵循多变指数n为1.456的多变变换。从物理上讲，n小于1的系统意味着它具有非常另一方面，缸的力随着源压力的增加而增加，如图11所示。 11（c）. 除了表4活塞杆力和速度取决于主源压力（P）和脉冲流频率（f）。从实验结果中，最小二乘法被用来计算经验相关系数。该拟合的经验相关性用于预测在任何P和f下的缸杆力（F）和线速度（V）的大范围值。经验相关性可以表示为：V¼0： 0061×P0： 2171×f0： 5725×10F¼151：8673×P1： 1996×f0： 64722表4和表5分别显示了活塞杆力和气缸线速度的实验测量值与经验相关响应之间的比较图图12和图13示出了脉动空气频率和主源压力对气缸杆力和气缸线速度的预测影响。活塞杆力随着脉动空气频率的增加而增加。此外，缸杆力随着主源压力的增加而增加气缸线速度随脉动空气频率的增大而增大，活塞杆力的实验测量与经验关联响应的比较。P×105（Pa）F（赫兹）实验结果，力（N）经验相关响应（N）误差（%）1.72 3 620 594.2 4.171364.7 2.185.17 2387.2 2219.5 7.023.45 1.5 821.5 871.4-6.063 1395.1 1364.7 2.184.5 1604.3 1774.2-10.59O.A. Gaheen，E.Benini，M.A.Khalifa等人工程科学与技术，国际期刊35（2022）1012138× ××表5气缸线速度的实验测量值与经验关联响应的比较P×105（Pa）F（赫兹）实验结果，速度（m/s）经验相关响应（m/s）误差（%）1.723.450.013-0.712.50 - 2.50 0.015 0.015 - 2.500.016-1.513.45 1.5 0.01 0.01 2.652.50 - 2.50 0.015 0.015 - 2.504.5 0.02 0.019见图12。不同主源压力下脉动空气频率对活塞杆力的影响。图十三.不同主源压力下脉动空气频率对气缸线速度的影响。主要来源压力。频率的影响是非常明显的缸杆力和缸线速度。4. 结论研究了脉动气流对气缸精确控制的影响根据脉冲气流的频率控制气缸杆的速度和力压缩空气的脉冲流频率由一个专门设计和实现的电气控制电路来合成和控制。使用压力和流量计数据记录仪测量气缸空气压力和排出空气流量，然后使用模拟结果进行验证。本研究的结论总结如下。1. 1.72不同压力下脉动气流对气缸杆速度和力影响的实验研究105帕，3.4510.5帕，5.17105 Pa已得到验证。2. 活塞杆冲程时间随着压缩空气脉动流频率从4.5、3和1.5 Hz降低而增加。这会导致油缸连杆速度降低3. 当压缩空气的脉动流的频率从1.5、3和4.5 Hz增加时，气缸杆力增加。4. 实验结果通过Automation Studio仿真程序进行了验证。随着气缸工作压力的增加，由于压力的增加克服了泄漏和损失，实验值和仿真值在性能匹配上都有所增加。5. 压缩空气的脉冲流的频率通过行程时间、气缸速度和气缸力对气缸的性能具有明显且显著的影响。这可以通过调用脉冲空气和内部气缸结构之间的动态相互作用来解释。随着脉冲频率的增加，气缸内的压力累积会持续，直到出现时滞泄漏6. 得到了在任意源压力和脉冲频率下预测活塞杆速度和力7. 脉动气流技术是控制气动执行器性能的有效方法。8. 所提出的技术可以很容易地应用到任何气动系统操作气缸。通过这种技术，传统的气动控制系统可以转换为变速变力系统。CRediT作者贡献声明奥萨马·A实验室实验，调查，资料整理，写作，仪器控制设计，写作，主要研究思路.埃内斯托·贝尼尼：方法论，调查。Mohamed A.Khalifa：HMI软件，可视化，验证。Mohamed A. Aziz：概念化，实验室实验，调查，监督，项目管理。竞争利益作者声明，他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，可能会影响本文报告的工作。引用[1] G. Pratt，M.陈文生，机器人与机器人的交互与协作，第一届智能机器人与系统国际会议，1995年。[2] Y.尹，气动技术在燃料电池汽车中的应用。高速气动理论与技术2。斯普林格。2020，323[3] V.V. Chervov，扩大冲击效果可调的气动锤的应用范围。IOP会议系列：地球与环境科学“冲击效果可调的气动锤应用范围的扩展”，IOP会议系列。IOP出版523（2020）。[4] Y. 气动高速气动理论与技术2。斯普林格。2020，269[5] J. 拉纳坦河Irwansyah，W.Warjito，Yudan，用于芯片实验室应用的气动驱动微阀模块的测试，AIP会议。Proc. 第2227（2020）号决议。[6] T. M. Nafea，A.A. Faudzi，T. Saleh，M.S.M.阿里，基于PDMS的双通道气动微执行器，智能Mater。结构。 28（2019）115044.O.A. Gaheen，E.Benini，M.A.Khalifa等人工程科学与技术，国际期刊35（2022）1012139[7] R.F. Vincent，R.J.Meneghini，D.T.Flynn，具有沿钻杆可滑动的封隔器的气动钻井，美国专利申请号16/426，549。[8] D.L. Ekhoff，精密气动钻削主轴和方法美国专利号：十，2019年，293，443。[9] Z.H.U. Zuopeng，Pneumatic air gun.10，2019，215，525.[10] P.T. Söderlund，带动力控制单元的气动脉冲扳手美国专利号10，2020，596，686。[11] 通过软传感器、位置和力控制以及刚性指甲的集成来改进软气动致动器手指IEEE机器人与自动化国际会议（ICRA）。IEEE Publications. 2011年。[12] R.B. Van Varseveld，G.M.陈文，气动执行器的位置控制，电机工程与机械工程学报，2001。2（2019）195-204.[13] S.王湾，澳-地张，智-地Zhong，H.杨，先导式高速开关阀控制性能研究，高级机械工程9（7）（2017）9.7。[14] J. 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