白云高空作业车出租， 增城高空作业车出租，从化高空作业车出租     压差补偿器动态响应的仿真研究方法？     1  系统各环节参数计算 第二章建立数学模型的目的就是为了在 Simulink 中建立压差补偿器传递函数框图，这是后续校正控制系统，以及分析系统的控制性能、动静态特性和稳定性的关键。通过仿真可以更好地确定相关控制参数，还可以据此调整控制策略。本文中控制系统将压差补偿器当作被控对象，它属于电-气比例压力阀，下面根据图 4.1 所示的压差补偿器控制系统，结合 相关公式，分别对不同环节的控制参数进行计算。 

   （1）  比例电磁铁： 在电磁铁的工作区间内，电磁铁的电磁滞回力及摩檫力影响可以忽略不记，根据其电流-力特性，可以将其看成比例环节，电流力增益为 KFi，其量纲为 N/A，可得： dFiF t =K i t      根据压差补偿器设计时选用的比例电磁铁的电流-力曲线，电流力增益为 KFi，取值

为 22.5N/A。

 

  （2）  PID 控制器：在后续仿真分析确定其最优控制参数之前，可以先把 PID 控制器看作纯比例控制，该环节增益记作 Kp，暂记作 1，后续进行参数整定时还需更改成合适值。 

 （3）  控制器与压力传感器：控制器除了完成 PID 控制以外也要输出给压差补偿器电流进行控制。由于其由电子元器件组成，相比于气动元件它对控制系统的性能影响可以忽略，所以控制器可以当作比例环节，增益记作 Ka，量纲为 A/V。运用 PID 算法运算后得到的电流就是直接驱动压差补偿器比例电磁铁的电流；对于压力传感器来说也近似看成比例环节，其增益记作 Km，量纲为 V/MPa。 

 （4）  压差补偿器：  根据所设计的压差补偿器结构，阀芯组件质量 m0=0.15kg，pr 作用在活塞上的面积Sr 为 4.84×10-4m2。压差补偿器设计时弹簧刚度不能过小，否则气动力带来的非线性影响会使误差增大，波纹管与复位弹簧的刚度分别为 1.5N/mm 与 2.0N/mm，合计为 Kf。c0为阻尼系数，取 69kg/s。 阀出口端腔体压力的微分方程建立了输出压力与阀口开度的关系，这里假设压差补偿器无缝隙流量泄露 ，为方便分析，这里对气体流经阀口流量公式进行简化，表示为线性关系。 

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     建立 Simulink 仿真模型： 通过建立仿真模型可以很直观地进行观察和分析系统响应的情况，尤其是修改相关结构参数会非常方便，解决了在实际系统中受到检测手段等因素影响而难以准确测量相关参数的情况，此外通过计算机仿真模拟还可以提高研究效率和质量，降低成本等。 本节根据上节求出的传递函数，结合计算出的的具体数值，利用 Simulink 建立起压差补偿器的控制系统传递函数框图。模型都是根据传递函数从软件模块库中采用相应功能的模块，然后再对每个模块设置相应的参数就可以建立起仿真模型。这里将结构参数取值固定是为了方便分析与整定 PID 控制参数。该仿真模型的输入端为电压信号，它与压力传感器输出的信号的偏差构成输入量，经过 PID 运算后变成电流输出给比例电磁铁。输出端表示压力信号，输出端设立了示波器便于观察阶跃响应曲线的变化情况。 Gain 模块表示控制器，Gain1 模块表示压力传感器，Subsystem模块描述压差补偿器输出压力与阀口开度之间的函数关系。在 Subsystem 模块中，输入端表示阀口开度，输出端表示压差补偿器输出压力。其中，Gain2 模块表示ρSr，Gain3模块表示 K1，Gain4 模块表示 Vr/RT，Gain5 模块表示 Kc。 压差补偿器传递函数框图，该模型是为了便于调整结构参数并分析其对压差补偿器性能的影响而建立的，该模型输入端直接采用相应的电磁力，输出端依旧为示波器，通过观察压差补偿器阶跃响应的情况研究压差补偿器的动态响应特性。

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