【《动圈式直线压缩机控制方案模型的设计与参数的确定案例分析》2900字】

动圈式直线压缩机控制方案模型的设计与参数的确定案例分析目录TOC\o"1-3"\h\u7613动圈式直线压缩机控制方案模型的设计与参数的确定案例分析 1106191动圈式直线压缩机控制方案模型设计 137121.1确定压缩机四工况时间 1247991.2控制方案设计所需软件 1222501.3进气过程控制模型设计 264051.4压缩过程控制模型设计 2253321.5膨胀过程控制模型设计 375731.6排气过程控制模型设计 422633试错法确定控制参数 521292.1进气过程驱动电流的确定 5199842.2压缩过程驱动电流的确定 6226532.3膨胀过程驱动电流的确定 7280692.4排气过程驱动电流的确定 8313782.5四工况循环控制方案设计 10290702.6仿真结果分析 121动圈式直线压缩机控制方案模型设计确定压缩机四工况时间翻阅资料与论文文献，了解压缩机单次工作周期四个工况各自需要的时间，记录每个行程中活塞的起初与终止位置，以及过程中发生位移量。表1.1动圈式直线压缩机四工况具体情况控制方案设计所需软件本次设计对控制系统进行了新的模拟与仿真，Simulink整合动态系统的建模、模拟、综合分析，提供参数控制环境。在Simulink所提供的环境中，只需简单直观的鼠标操作，就可以制作复杂的模型和系统，不需要书写大量的程序。Simulink可以对数字的控制与信号处理进行模拟与仿真，并且根据需要生成控制代码，可以将其应用于主流的开发板上。进气过程控制模型设计已知动圈式直线压缩机的阻尼系数为20N·s/m。根据表（1.1）可知：刚开始时，活塞的起始位置位于5.657mm处，进气过程控制方案模型如图1.2所示。分析本文中的式（2.2）、（2.3）与（2.5），可以得到活塞实时位置的表达式：（1.1）式（1.1）中，x(t)为活塞实时位置，Pb为大气压强，Pc为缸内气压，A为活塞横截面积，I为直线电机电流，Ke为直线电机力常数，依据表（2.1）可知Ke的值为40，A的值可以计算出为0.001735m2，进气过程控制方案模型如图1.图1.1进气过程控制方案模型压缩过程控制模型设计已知动圈式直线压缩机的阻尼系数为20N·s/m。根据表（1.1）可知：刚开始时，活塞的起始位置位于21mm处，压缩过程控制方案模型如图1.2所示；分析本文中的式（2.2）、（2.3）与（2.5），得到活塞实时位置的表达式：（1.2）图1.2压缩过程控制方案模型膨胀过程控制模型设计已知动圈式直线压缩机的阻尼系数为20N·s/m。根据表（1.1）可知：刚开始时，活塞的起始位置位于1mm处，膨胀过程控制方案模型如图1.3所示；分析本文中的式（2.2）、（2.3）与（2.5），可以得到活塞实时位置的表达式：（1.3）式（1.3）中，S0为余隙。 图1.3膨胀过程控制方案模型排气过程控制模型设计参照表（2.1）可知：动圈式直线压缩机的阻尼系数为20N·s/m。参照表（1.1）可知：进气过程刚开始时，活塞的起始位置位于45mm处，排气过程控制方案模型如图1.4所示。分析本文中的式（2.2）、（2.3）与（2.5），可以得到活塞实时位置的表达式：（1.4）式（1.4）中，Pd图1.4排气过程控制方案模型试错法确定控制参数进气过程驱动电流的确定创建“Saturation”模块，并将其连接于活塞位移信号与示波器之间，设置模块“Upperlimit”值为0.021m，以便确定某一时刻活塞可以到达0.021m位置，并且将仿真时间确定为0.035s。采取试错法，刚开始设定电流为5A，运行仿真如图2.1所示，活塞在25ms前到达了21mm处，可以判断出电磁驱动力过大。 图2.1进气过程线圈电流为5A时活塞位置图通过分析公式（2.5）可知，动子线圈中驱动电流大小与活塞受到电磁力大小呈正相关，则接下来通过低于5A的电流。通过不断地试错，最终确定电流为2.79A时，在0.035s时刻活塞恰好到达21mm处，如图2.2。因此，通过试凑法确定进气过程驱动电流为2.79A。图2.2进气过程线圈电流为2.79A时活塞位置图压缩过程驱动电流的确定创建“Saturation”模块，并将其连接于活塞位移信号与示波器之间，设置模块“Lowerlimit”值为0.0045m，以便确定某一时刻活塞可以到达0.0045m位置，并且将仿真时间确定为0.04s。采取试错法，刚开始设定电流为-10A，运行仿真如图2.3所示，活塞在40ms前到达了2.5mm处，可以判断出电磁驱动力过大。图2.3压缩过程中线圈电流为-10A时活塞位置图通过分析公式（2.5）可知，动子线圈中驱动电流大小与活塞受到电磁力大小呈正相关，则接下来通过低于10A的电流。通过不断地试错，最终确定电流为6A时，在0.04s时刻活塞恰好到达2.5mm处，如图2.4。因此，通过试凑法确定进气过程驱动电流为6A，电流方向为负方向。图2.4压缩过程中线圈电流为-6A时活塞位置图膨胀过程驱动电流的确定创建“Saturation”模块，并将其连接于活塞位移信号与示波器之间，设置模块“Upperlimit”值为0.005567m，以便确定某一时刻活塞可以到达5.567mm位置，并且将仿真时间确定为0.01s。采取试错法，刚开始设定电流为2A，运行仿真如图2.5所示，活塞在10ms前到达了5.567mm处，可以判断出电磁驱动力过大。图2.5膨胀过程中线圈电流为2A时活塞位置图通过分析公式（2.5）可知，动子线圈中驱动电流大小与活塞受到电磁力大小呈正相关，则接下来通过低于2A的电流。通过不断地试错，最终确定电流为1.5A时，在0.01s时刻活塞恰好到达5.567mm处，如图2.6。因此，通过试凑法确定进气过程驱动电流为6A，电流方向为负正方向。图2.6膨胀过程中线圈电流为1.5A时活塞位置图排气过程驱动电流的确定创建“Saturation”模块，并将其连接于活塞位移信号与示波器之间，设置模块“Lowerlimit”值为0.001m，以便确定某一时刻活塞可以到达1mm位置，并且将仿真时间确定为0.03s。采取试错法，刚开始设定电流为-50A，运行仿真如图2.7所示，活塞在30ms前到达了1mm处，可以判断出电磁驱动力过大。图2.7排气过程中线圈电流为-32A时活塞位置图通过分析公式（2.5）可知，动子线圈中驱动电流大小与活塞受到电磁力大小呈正相关，则接下来通过低于50A的电流。通过不断地试错，确定动子线圈中电流为-31.85A时，在0.03s时刻活塞恰好到达1mm处，如图2.8。因此，通过试凑法确定进气过程驱动电流为-31.85A，电流方向为负方向。图2.8排气过程中线圈电流为-31.85A时活塞位置图四工况循环控制方案设计图2.9所示为四工况使能信号控制子系统，控制进气、压缩、排气膨胀四个工作过程按顺序进气工作。图2.9四工况使能信号控制子系统如图2.10所示，进气使能信号一个周期持续115ms，高电平期间为0~35ms，低电平期间为35~15ms。图2.10进气使能信号如图2.11所示，压缩使能信号一个周期持续115ms，高电平期间为35-75ms，低电平期间为0-35ms和75-115ms。图2.11压缩使能信号如图2.12所示：排气过程一个周期持续115ms，高电平期间为75-105ms，低电平期间为0-75ms和105-115ms。图2.12排气使能信号如图2.13所示：膨胀过程一个周期持续115ms，高电平期间为75-105ms，低电平期间为0-75ms和105-115ms。图2.13膨胀使能信号如图2.14所示为直线压缩机控制方案总模型。图2.14动圈式直线压缩机控制方案总模型仿真结果分析根据试错法控制电流的时间与大小，对总模型仿真最终得到如图2.15所示的活塞位移X(t)的实时图像。图2.15活塞位移x(t)仿真结果图压缩机通电后直线电机开始工作，起初在动子线圈中有2.79A的电流通过，方向为正方向，可以观察到活塞受到驱动力，从初始位置向气缸左端移动，由原来的初始位置5.657mm处到达位置21mm处，位移距离15.343mm。之后，活塞运动向反方向运动，此时线圈中的电流显示为-6A，电机对活塞产生的电磁力也发生了变化，活塞往回运动到了2.5mm位置，位移距离为17.288m