深度模拟器液压系统仿真研究.pdf

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1、总第218期舰船电子工程Vo1．32No．82012年第8期ShipElectronicEngineering93深度模拟器液压系统仿真研究彭利平(中国船舶重工集团公司第七一。研究所宜昌443003)摘要介绍了深度模拟器总体结构及工作原理，针对深度模拟器控制系统中PID算法及其相关参数进行了仿真研究。以深度模拟器液压系统为模型，利用AMESim仿真软件工具，对整个液压系统进行了仿真分析并对系统各元器件的参数进行了优化，为深度模拟器的进一步研究提供了理论基础。关键词深度模拟器；PID算法；AMESim)可靠性中图分类号TP391．9De

2、signandSimulationoftheControlSystemofDepthSimulatorPENGLiping(No．710R8LDInstituteCSIC，Yichang443003)AbstractThegeneralstructureandworkingprincipleofdepthsimulatorwereintroduced，PIDalgorithmandrelatedparametersweresimulatedforthecontrolsystemofdepthsimulator，meanwhile，th

3、ehydraulicsystemofdepthsimulatorwasresearched，thesimulationofthehydraulicsystemwassetupbasedonAMESim．Thesimulationwascarriedoutforthehydraulicsystemofdepthsimulator，theparame—tersforeachcomponentswereoptimized，thetheoreticalbasiswasprovidedforfurtherstudyofdepthsimulato

4、r．KeyWordsdepthsimulator，PIDalgorithm，AMESim，reliabilityClawNumberTP39】．9瞳1引言算法的性能，使之能够最大限度地提高系统控制特性，实现控制目标。深度模拟器是水下航行器控制系统仿真的重要设备，蕊应用该设备可以模拟水下航行器在不同海洋深度航行时所液压系统f劣霪嚣lf夯茬承受的水压。深度模拟器采用电液伺服控制系统，通过控——制伺服阀的开口实现密闭工作腔的进出油，进而控制该腔l电磁阀产品患的压力值。深度模拟器具有深度范围大、动态响应快、精度L压力高等特点。电液伺服传感器油

5、源2工作原理型系篓统Ll电磊悟压力传感深度模拟器工作时模拟某产品在不同水深条件下运动器时所承受水压。其工作原理是利用给定的压力输入信号，通过自动控制系统，输出相应的压力(如图1所示)。测控系统是以计算机为核心构成的集信号输入、数据采集、信息显示等为一体的控制系统。通过D／A转换及信号放大，施图1深度模拟器控制系统结构原理图加给液压系统的电液伺服阀，输出压力；液压系统的高精度3．2电液伺服阀的传递函数反馈压力传感器监测压力输出，通过A／D转换，被控制系电液伺服阀是深度模拟器控制系统的核心部分，控制系统采集入计算机，同时传送给伺服放大器进

6、行解算，再输出统采集压力传感器的反馈压力，根据控制模型产生压力输出修正信号，从而构成一个高精度闭环液压控制系统，使深度控制信号，加载到电液伺服阀上，通过控制阀芯的开度和液模拟器按设定的方式工作。体流动方向以得到指定的液压压力。传递函数表示为3控制系统算法仿真3．1控制系统采用的算法商’控制部分采用增量式PID算法以实现和验证控制式中，阻尼比，值为0．7～1，为自然频率，为电液伺服收稿日期：2012年2月21日，修回日期：2012年3月28日作者简介：彭利平，女，研究方向：电子对抗技术，信号处理，通信系统。94彭利平：深度模拟器液压系统

7、仿真研究总第218期阀相位滞后9O。的频率，根据相关资料取120～280，为阀4．1液压系统组成的增益值，在仿真时暂定为1。该液压系统由伺服电动机、液压泵、粗过滤器、精密过3．3仿真参数说明滤器、电磁阀、蓄能器、伺服阀、压力表、油箱以及其他辅件仿真过程中，PID控制器的时间参数T取值为0．001s，构成。该系统通过采用伺服电动机驱动液压泵，为系统提即表示系统采样速率为1000Hz。根据相关计算，在仿真过供所需流量与压力，通过两个传感器来检测电液伺服阀的程中使用20Hz输入控制信号幅值设定为2m，并在满足幅出口压力，当模拟深度范围为5O

8、～350m时，关闭低压输出值衰减不大于3dB，相位滞后不大于9O。的条件下给出了较传感器，仅有高压输出传感器工作。当模拟深度范围为1O完整的PID控制参数组合。仿真使用的信号包括阶跃、正～50m时，开启电磁阀，使低压输出