Study of a New Strategy for Pneumatic Actuator System Energy Efficiency Improvement via the Scroll Expander Technology
Study of a New Strategy for Pneumatic Actuator System Energy Efficiency Improvement via the Scroll Expander Technology
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通过涡旋膨胀机技术提高气动执行机构系统能效的新策略研究
DOI：
10.1109/tmech.2012.2203920
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发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Luo X
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Luo X
虽然气动执行器在工业和其他应用领域得到了广泛的应用，但其低能效的弱点是众所周知的。为了提高能源利用率，提出了一种新型的混合气动系统，该系统通过涡旋膨胀机从排气压缩空气中回收能量。涡旋膨胀机驱动发电机将排出的压缩空气能量转化为电能;因此，所提出的系统被称为“气动-电动”系统。一个闭环协调控制策略，从事和证明是必不可少的，在保持适当的执行机构的操作状态，而涡旋膨胀机连接。本文推导了整个系统的数学模型，并给出了仿真结果。最后，搭建了一个实验台，验证了该系统结构的可行性.仿真和测试结果表明，该方案是可行的，工作良好。
Although pneumatic actuators have been widely used in industry and other application areas, its weakness in low-energy efficiency is well known. Aiming for energy efficiency improvement, this paper presents a new hybrid pneumatic system that will recover energy from the exhaust compressed air through a scroll expander. The scroll expander drives a generator to convert the exhaust compressed air energy to electrical energy; thus, the proposed system is entitled “pneumatic-electrical” system. A closed-loop coordinate control strategy is engaged and proven to be essential in maintaining proper actuator operation status, while the scroll expander is connected in. The overall system mathematical model is derived and simulation results are presented in this paper. A test rig is set up to verify the feasibility of the proposed system structure. Both simulation and test results indicate that the proposed scheme is realistic and work well.
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