Experimental Identification of the Dead Zone in Proportional Directional Pneumatic Valves

Abstract

This work presents a new methodology for dead zone nonlinearity identification in proportional directional pneumatic valves. It is based on observing the dynamic behaviour of the pressure in the valve gaps. Dead zone is common in hydraulic and pneumatic valves because the spool blocks valve orifices with some overlap, so that for a range of spool positions there is no fluid flow. The dead zone nonlinearity is a key factor that limits both static and dynamic performance in feedback control of fluid power systems. The usual method to cancel the harmful effects of dead zone is to add its fixed inverse function into the controller. This inverse is modelled by a set of parameters that need to be identified. The classic dead zone parameter identification uses expensive flow transducers and special test rig, while our proposed methodology needs only pressure transducers. Experimental results illustrate the efficacy of this methodology that is cheaper and faster.

Modelagem Matemática, Simulação Computacional e Validação Experimental de uma Bancada para Simulação de Aclives de Solos Agrícolas

“…O servoposicionador pneumático funciona com o ar comprimido queé fornecidoà servoválvula a uma dada pressão de suprimento previamente regulada. Durante a operação, o sinal de controle u energiza o solenoide da válvula de modo que uma força magnética resultanteé aplicada no carretel da servoválvula, produzindo o deslocamento do carretel [4]. O cilindro pneumático, ao deslocar linearmente sua haste, produz um deslocamento angular da bancada, como consequência do torque resultante.…”

“…Mas existem dificuldades de modelagem e controle de acionamentos pneumáticos devidoàs suas diversas características não lineares, como a compressibilidade do ar, o comportamento não linear da vazão mássica nos orifícios da válvula, a não linearidade de zona morta na válvula, bem como o atrito nas vedações do cilindro [3,4]. Dentro deste contexto, a modelagem matemática aplicada torna-se importante para a simulação do comportamento do sistema dinâmico, bem como também em aplicações de controle baseado em modelo como uma forma de compensar as características não lineares e minimizar seus efeitos danosos, os quais prejudicam o desempenho do sistema [2].…”

Simulação Computacional de um Modelo Matemático para Atuadores Pneumáticos

“…Entretanto, os atuadores pneumáticos possuem dificuldades de controle devido a diversas características não lineares do sistema [5] e [7], tais como a compressibilidade do ar, o comportamento não linear da vazão mássica nos orifícios da válvula e sua zona morta, além do atrito nas vedações do cilindro [1]. Uma estratégia de compensação destas características e da minimização de seus efeitos danosos no funcionamento do sistema mecânicoé através da modelagem matemática e sua utilização no controleótimo [3].…”

Controle Ótimo Linear Realimentado para Sistemas não Lineares Aplicado a um Atuador Pneumático

“…Valdiero [8] propõe uma metodologia de identificação da zona morta utilizando-se de transdutores de pressão. Os valores encontrados foram zero = 0, 1 V olts para a posição central e z md = z me = 0, 88 + 55, 9 V olts para os limites esquerdo e direito.…”