FESTO費(fèi)斯托氣缸壓力測(cè)量與分析
費(fèi)斯托氣缸壓力的測(cè)量與分析對(duì)于改善柴油機(jī)工作性能、優(yōu)化噴油與排放控制以及監(jiān)測(cè)和診斷都具有十分重要的作用。對(duì)于大、中型船用柴油機(jī)一般可通過示功閥直接測(cè)量費(fèi)斯托氣缸壓力，而對(duì)于小型柴油機(jī)則需要在機(jī)體上打孔并安裝壓力傳感器測(cè)量。柴油機(jī)費(fèi)斯托氣缸內(nèi)工作條件極其惡劣，壓力傳感器直接承受費(fèi)斯托氣缸內(nèi)高溫高壓氣體沖擊，易出現(xiàn)傳感器熱破壞和燒蝕，且壓力傳感器的價(jià)格昂貴，壓力測(cè)量的成本較高。

FESTO費(fèi)斯托氣缸壓力測(cè)量與分析
氣動(dòng)技術(shù)具有成本低、重量輕、無污染、維護(hù)方便和抗干擾強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，使其在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，己成為當(dāng)今實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的重要手段。由于半導(dǎo)體、瓷器、玻璃等工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合的需要，對(duì)費(fèi)斯托氣缸的低速運(yùn)動(dòng)特性提出更高的要求。首*行爬行的機(jī)理以及各個(gè)影響因素的理論研究，然后搭建摩擦力測(cè)試實(shí)驗(yàn)的硬件平臺(tái)，并用Visual C++編制數(shù)據(jù)采集和電機(jī)控制軟件，對(duì)費(fèi)斯托氣缸低速運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力特性進(jìn)行全面的分析和研究。主要分為四個(gè)章節(jié)：首先扼要敘述了氣動(dòng)技術(shù)的特點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。然后介紹了研究費(fèi)斯托氣缸低速運(yùn)動(dòng)特性的必要性、費(fèi)斯托氣缸低速運(yùn)動(dòng)研究在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展和研究現(xiàn)狀以及目前改進(jìn)費(fèi)斯托氣缸低速運(yùn)動(dòng)的主要方法。zui后提出進(jìn)行費(fèi)斯托氣缸低速運(yùn)動(dòng)研究的意義，還指出了研究的主要內(nèi)容。首先從摩擦學(xué)的角度對(duì)摩擦力的分類和摩擦理論做了簡(jiǎn)單的介紹。然后介紹了費(fèi)斯托氣缸爬行的定義、描述方法以及危害。接著對(duì)爬行機(jī)理的研究現(xiàn)狀做了簡(jiǎn)要的說明，對(duì)爬行的機(jī)理做了較為全面的分析。然后對(duì)影響爬行的各個(gè)因素做了具體闡述。zui后對(duì)摩擦力的數(shù)學(xué)模型做了介紹。首*行費(fèi)斯托氣缸摩擦力測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總體設(shè)計(jì)，然后分硬件部分和軟件部分闡述了系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程。其中硬件系統(tǒng)包括電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳感器部分、被測(cè)費(fèi)斯托氣缸、數(shù)據(jù)采集卡以及連接系統(tǒng)。軟件部分主要包括多路傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的A／D輸入以及一路D／A輸出控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和運(yùn)行方向。軟件的開發(fā)是在MATLAB5.3和Visual C++6.0環(huán)境下進(jìn)行的。這一實(shí)驗(yàn)臺(tái)架能完成各種型號(hào)的雙出桿缸、單出桿缸以及無桿費(fèi)斯托氣缸的摩擦力測(cè)試。對(duì)實(shí)驗(yàn)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，主要通過多項(xiàng)式以及分段擬合的方式得出了費(fèi)斯托氣缸的摩擦力與運(yùn)動(dòng)速度之間的數(shù)學(xué)表達(dá)式。從而得出靜摩擦力、庫(kù)侖動(dòng)摩擦、粘滯摩擦系數(shù)以及Stribeck特性系數(shù)等一系列表示摩擦力的特征參數(shù)。并通過實(shí)驗(yàn)和分析來研究供氣壓力、外部負(fù)載和密封潤(rùn)滑變化對(duì)摩擦力的影響。研究的費(fèi)斯托氣缸包括單出桿費(fèi)斯托氣缸、雙出桿費(fèi)斯托氣缸和無桿費(fèi)斯托氣缸。
因此，通過其它外部易測(cè)量的信號(hào)來識(shí)別費(fèi)斯托氣缸內(nèi)壓力的非直接測(cè)量方法具有實(shí)際的工程應(yīng)用價(jià)值。進(jìn)行了利用費(fèi)斯托氣缸蓋表面振動(dòng)信號(hào)反演柴油機(jī)費(fèi)斯托氣缸壓力識(shí)別方法的研究，取得了以下的研究成果：以4120SG型柴油機(jī)為研究對(duì)象，分析了缸蓋系統(tǒng)激勵(lì)源信號(hào)和振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)的特性，通過對(duì)信號(hào)時(shí)域加窗和信號(hào)處理，消除了其它激勵(lì)力的影響；對(duì)信號(hào)進(jìn)行了多次平均提高了信號(hào)的信噪比，確定了柴油機(jī)費(fèi)斯托氣缸內(nèi)壓力與缸蓋表面振動(dòng)信號(hào)的關(guān)系。將缸蓋系統(tǒng)簡(jiǎn)化為一個(gè)多輸入單輸出的線性系統(tǒng)(MISO)，測(cè)量了柴油機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速、上止點(diǎn)、第3、4缸費(fèi)斯托氣缸壓力和缸蓋表面振動(dòng)響應(yīng)等信號(hào)；設(shè)計(jì)一有限沖擊響應(yīng)低通濾波器(FIR)對(duì)振動(dòng)信號(hào)濾波；對(duì)壓力信號(hào)進(jìn)行平滑處理；利用倒頻譜的傳遞函數(shù)方法確定系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型，并進(jìn)行了費(fèi)斯托氣缸壓力的反演。通過對(duì)比反演的壓力與實(shí)測(cè)的壓力，驗(yàn)證了傳遞函數(shù)方法的適用性與應(yīng)用前景。

FESTO費(fèi)斯托氣缸壓力測(cè)量與分析
由于用于費(fèi)斯托氣缸壓力反演方法的缸蓋系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型大多是建立在壓力先測(cè)先知的條件下，為了確定在壓力未知的條件下直接建立缸蓋的傳遞函數(shù)模型，以反演費(fèi)斯托氣缸內(nèi)壓力，還進(jìn)行了采用靜態(tài)敲擊缸蓋的方法建立其傳遞函數(shù)模型的探索，討論了這種反演方法的可行性。