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Die Luftkompressibilität führt zu einem nichtlinearen, druckabhängigen Federeffekt in servopneumatischen Regelkreisen, der eine Phasenverzögerung verursacht, die Eigenfrequenz verringert und eine positionsabhängige Dynamik erzeugt. Dies erfordert spezielle Modellierungs- und Kompensationsstrategien, um eine stabile, leistungsstarke Regelung zu erreichen.
Die Totzone in Pneumatikzylindern ist ein nichtlinearer Bereich, in dem kleine Änderungen des Eingangsdrucks aufgrund statischer Reibungskräfte zu keiner Ausgangsbewegung führen. Diese Totzone umfasst in der Regel 5 bis 151 TP3T des gesamten Steuersignals und beeinträchtigt die Positioniergenauigkeit erheblich, was zu Überschwingungen, Schwingungen und inkonsistenten Zykluszeiten in automatisierten Systemen führt.
Die Rohrleitungsnachgiebigkeit bezieht sich auf die elastische Ausdehnung und Kontraktion von Pneumatikschläuchen und -rohren unter Druckänderungen, was die Positioniersteifigkeit von Pneumatikzylindern direkt verringert. Ein typischer 10-Meter-Abschnitt eines 8-mm-Polyurethanschlauchs kann die Systemsteifigkeit um 40-60% verringern, was bei unterschiedlichen Belastungen zu Positionsabweichungen von 2-5 mm führt. Dieser Compliance-Effekt wird zum dominierenden Faktor, der die Positioniergenauigkeit in pneumatischen Systemen mit langen Schlauchleitungen oder großvolumigen Schläuchen einschränkt.
Die PWM-Steuerung für digitale Pneumatikventile und -zylinder verwendet schnelle Ein-Aus-Schaltsignale, um den Luftstrom, den Druck und die Zylindergeschwindigkeit mit außergewöhnlicher Präzision zu regeln. Durch die Anpassung des Tastverhältnisses – das Verhältnis der Einschaltzeit zur Gesamtzykluszeit – können Ingenieure eine variable Drehzahlregelung, Energieeinsparungen von bis zu 40% und gleichmäßigere Bewegungsprofile ohne teure Proportionalventile erzielen.
Ein Überschwingen bei pneumatischen Schlitten tritt auf, wenn der Schlitten vor dem Einstellen über seine Zielposition hinausfährt, während die Einstellzeit misst, wie lange das System benötigt, um eine stabile Position innerhalb einer akzeptablen Toleranz zu erreichen und beizubehalten. Typische Hochgeschwindigkeits-Kolbenstangenlose Zylindersysteme weisen ein Überschwingen von 5–15 mm und Einstellzeiten von 50–200 ms auf, aber durch geeignete Dämpfung, Druckoptimierung und Regelungsstrategien lassen sich diese Werte um 60–80 % reduzieren.
