本课题在邵东智能制造技术研究院有限公司支持下,以自主设计研发的打火机自动配色设备气动系统为研究对象,针对由于气动系统稳定性较差而引起的气动控制机械手抓取定位精度差、噪音大、无缓冲、效率较低等问题,对打火机自动配色设备气动系统进行了仿真研究,随后根据仿真结果,设置最佳参数进行实验验证,主要工作如下:第一,确定了打火机自动配色设备的功能要求,设计了其气动伺服控制系统,分析了系统相关气动元件的流量方程,温度压力方程以及流量参数,为仿真的参数选择提供了依据。随后,根据实际气动元件物理模型,建立了二位五通伺服换向阀、减压阀及其气缸回路的数学运动模型,推导了系统各个元件腔的热力学方程、换向阀的运动方程以及流量方程等性能方程,得到了影响整个气动系统性能的关键参数,为后续的系统仿真模型的建立及系统特性的分析奠定了理论基础。第二,利用AMESim软件建立了打火机自动配色设备的气动仿真模型,分析了系统中二位五通伺服阀、气缸、减压阀等的动态特性。针对气动系统由于缺乏缓冲装置而导致活塞回弹而引起的系统抖动导致稳定性较差,采用在进气端增加减压阀以及在排气端增加气囊式蓄能器来解决。通过AMESim建模分析,得到了减压阀在打火机自动配色设备气动系统中稳定性最高的相关参数,确定了气囊式蓄能器的最佳预存压力和容积。第三,在前述理论分析与仿真基础上,搭建了气动伺服控制系统实验平台,实验验证了理论模型及仿真结果的正确性,也证明了方案可以提高打火机自动配色设备的气动控制系统精确性和稳定性。