1 前言
閥門定位器是調(diào)壓閥的關(guān)鍵配件，其精度等級是全部調(diào)節(jié)閥門自動(dòng)控制系統(tǒng)能不能精確完成的關(guān)鍵步驟。因此，研發(fā)好用、高效率的定位儀自動(dòng)控制系統(tǒng)對工控自動(dòng)化而言有著比較大現(xiàn)實(shí)意義，為減少項(xiàng)目成本、減少周期時(shí)間、便捷系統(tǒng)軟件主要參數(shù)的改動(dòng)，選用系統(tǒng)軟件建效仿真的是一種不錯(cuò)的方式 。而智能化閥門定位器特性又關(guān)鍵受調(diào)整組織的危害，因此文中就以調(diào)整組織中的氣動(dòng)式薄膜調(diào)節(jié)閥為例子，融合手機(jī)定位系統(tǒng)其他各階段元器件特點(diǎn)及工作狀況特性，創(chuàng)建閘閥手機(jī)定位系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性實(shí)體模型并開展科學(xué)研究。
2 調(diào)節(jié)閥門手機(jī)定位系統(tǒng)構(gòu)造

如下圖1所顯示：執(zhí)行器行程安排為30mm；機(jī)械結(jié)構(gòu)較大拐角600度，通過減速比為2∶1的傳動(dòng)齒輪系，使電阻器較大轉(zhuǎn)動(dòng)1200度；電阻器在電源電壓3.3V功效下導(dǎo)出0～1.1V電流電壓數(shù)據(jù)信號，再通過3倍放大儀變換為0～3.3V閥位意見反饋數(shù)據(jù)信號；上位機(jī)軟件導(dǎo)出設(shè)置行程安排0～0.03m，轉(zhuǎn)換為0～3.3V電流電壓數(shù)據(jù)信號，與反應(yīng)數(shù)據(jù)信號較為導(dǎo)出誤差數(shù)據(jù)信號，經(jīng)PWM控制板解決后造成pwm占空比數(shù)據(jù)信號以操縱壓電式閥的導(dǎo)通，完成電氣設(shè)備變換；規(guī)范氣動(dòng)閥門（140～250KPa）根據(jù)壓電式閥推動(dòng)執(zhí)行器姿勢。
3 PWM操縱
壓電式閥的調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)信號選用PWM操縱，打開時(shí)長Ton在脈沖寬度周期Twm范疇內(nèi)可變，pwm占空比D為二者之比，D在0～100%可變。操縱數(shù)據(jù)信號與導(dǎo)出pwm占空比D的聯(lián)系如下所示：

當(dāng)部位誤差e比較大時(shí)，則導(dǎo)出持續(xù)數(shù)據(jù)信號給壓電式閥（迅速調(diào)整）；當(dāng)部位誤差e大小適度，則導(dǎo)出矩形脈沖給壓電式閥（慢速度調(diào)整）；當(dāng)部位誤差在制定的不大范疇0.1%（過流保護(hù)）內(nèi)時(shí)，覺得電動(dòng)執(zhí)行器抵達(dá)制定部位，這時(shí)關(guān)掉調(diào)節(jié)閥門，使電動(dòng)執(zhí)行器精準(zhǔn)定位在所在位置。
4 系統(tǒng)軟件實(shí)體模型
（1）壓電式閥總流量方程式
本系統(tǒng)選用PWM方法對壓電式閥開展操縱，回應(yīng)工作頻率較高，可以忽視在開啟和關(guān)上時(shí)時(shí)長上的落后，其宏觀經(jīng)濟(jì)實(shí)際效果（時(shí)長均值）等同于更改導(dǎo)向性閥的張口總面積，促使切斷閥PWM信號操縱時(shí)，其導(dǎo)出具備比例閥的特點(diǎn)。忽視壓電式閥的信息特點(diǎn)，通常采取的是Sanville流量公式計(jì)算，將根據(jù)閥門的空氣流動(dòng)性全過程類似為理想氣體根據(jù)收攏噴嘴的一維等熵流動(dòng)性。
針對調(diào)整進(jìn)氣口和排氣管的2個(gè)壓電式閥，當(dāng)PWMpwm占空比為D時(shí)，閥的合理總面積可以表述為：S=S0•D，壓電式閥門流量系數(shù)為Cv，故總流量方程式表明為：

氣動(dòng)閥門的壓力為P1，相對密度ρ1，流動(dòng)速度為v0≈0，環(huán)境溫度為T0，噴嘴出入口工作壓力P2，汽體流動(dòng)速度v，相對密度ρ2，環(huán)境溫度為T2，出入口總面積為S0，汽室工作壓力pb。
當(dāng)出入口工作壓力小于氣動(dòng)閥門工作壓力時(shí)，閥對汽缸開展打氣，壓電式閥的進(jìn)風(fēng)口工作壓力P1為參量，閥的總流量僅是閥心的偏移量和排氣口工作壓力的函數(shù)公式，方程式在平衡位置的情形下開展歸一化處理得：

令壓電式閥均衡工作中點(diǎn)總流量增益值，均衡工作中點(diǎn)總流量工作壓力指數(shù)；則：

試驗(yàn)認(rèn)證取壓電式閥門流量系數(shù)Cv=0.68較有效。
打氣情況（氣動(dòng)閥門≥140kpa）汽體流動(dòng)性為亞音速流動(dòng)：

排氣管情況（空氣≤100kpa）汽體流動(dòng)性為音速流動(dòng)：

（2）氣動(dòng)執(zhí)行器實(shí)體模型
氣動(dòng)執(zhí)行器膜頭可以轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)氣壓變換階段、力變換階段和偏移變換階段。
標(biāo)準(zhǔn)氣壓變換階段可類似為阻容階段解決：鍵入標(biāo)準(zhǔn)氣壓數(shù)據(jù)信號變換為膜頭內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)氣壓，其靜態(tài)數(shù)據(jù)特性即增益值為1，因而在供氣管道和制動(dòng)氣室不泄漏時(shí)，該階段的輸入輸出數(shù)據(jù)信號在穩(wěn)定時(shí)與鍵入數(shù)據(jù)信號應(yīng)一致，開環(huán)傳遞函數(shù)為：

充分考慮具體工作中，氣動(dòng)式管道有一定摩擦阻力外，也有其慣性力和容積，因而開環(huán)傳遞函數(shù)可簡化為：

力變換階段類似做為線形占比階段解決：膜頭內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)氣壓變換為推動(dòng)力，靜態(tài)數(shù)據(jù)特性由塑料薄膜合理總面積決策，開環(huán)傳遞函數(shù)Ft（s）=Aep2（S）。
具體工作中，塑料薄膜片的合理總面積產(chǎn)生細(xì)微轉(zhuǎn)變，推動(dòng)力也會(huì)出現(xiàn)細(xì)微轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致左右行程安排時(shí)的回差及一樣標(biāo)準(zhǔn)氣壓下推動(dòng)力的誤差等，進(jìn)而引進(jìn)最優(yōu)控制。
偏移變換階段是將推動(dòng)力擺脫閥的不平衡感和滑動(dòng)摩擦力等產(chǎn)生的協(xié)力變換為偏移，具體工作中，因?yàn)樵撾A段有滾動(dòng)摩擦力，工作溫度轉(zhuǎn)變使剛度系數(shù)產(chǎn)生變化使之變成最優(yōu)控制階段，運(yùn)用中只有類似為線形階段解決，開環(huán)傳遞函數(shù)：

因而氣動(dòng)式塑料薄膜執(zhí)行器開環(huán)傳遞函數(shù)可類似為：

具體運(yùn)行狀態(tài)下，TV1并不是線形的，剛度系數(shù)和膜頭合理總面積會(huì)產(chǎn)生變化，因而，執(zhí)行器靜態(tài)數(shù)據(jù)特點(diǎn)系統(tǒng)對的危害主要表現(xiàn)為最優(yōu)控制。氣動(dòng)儀表實(shí)質(zhì)上屬于非線性系統(tǒng)，但歸一化處理剖析為系統(tǒng)軟件信息特點(diǎn)定性研究給予了一種合理的方式，與此同時(shí)假設(shè)動(dòng)態(tài)性流程中各參數(shù)的改變僅是一個(gè)細(xì)微量（小振蕩），進(jìn)而為系統(tǒng)軟件實(shí)體模型的分析帶來了便捷。

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5 仿真實(shí)驗(yàn)剖析
（1）系統(tǒng)軟件性能指標(biāo)
為檢測所創(chuàng)建動(dòng)態(tài)性自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)體模型的特性，在系統(tǒng)軟件響應(yīng)時(shí)間和動(dòng)態(tài)性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)層面，各自選用階躍數(shù)據(jù)信號和正弦函數(shù)數(shù)據(jù)信號開展追蹤仿真實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)論基本上完成自動(dòng)控制系統(tǒng)規(guī)定。如下圖2、3所顯示。

（2）總流量特點(diǎn)模擬仿真
當(dāng)調(diào)節(jié)閥門與管路串連時(shí)，調(diào)節(jié)閥門總流量特點(diǎn)即是串連管路工作中總流量特點(diǎn)，其關(guān)鍵受力降的危害，壓力降比S，為調(diào)節(jié)閥門全開時(shí)閥兩邊壓力降與系統(tǒng)軟件總壓力降之比。當(dāng)以管路壓力降為零時(shí)的調(diào)節(jié)閥門開全總流量Qmax為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，調(diào)節(jié)閥門運(yùn)作時(shí)最大的總流量減少，S越小失真越比較嚴(yán)重，較大數(shù)據(jù)流量的下降越大，其工作中總流量特點(diǎn)失真如下圖4所顯示：

當(dāng)調(diào)節(jié)閥門與管路并接時(shí)，調(diào)節(jié)閥門總流量特點(diǎn)即是并接管路工作中總流量特點(diǎn)，其關(guān)鍵受商品流通總流量的危害，y為調(diào)節(jié)閥門全開時(shí)總流量與主管較大總流量之比，y越小，表明旁通總流量越大，則調(diào)節(jié)閥門工作中總流量特點(diǎn)越差。不一樣的y值下，并接管路工作中總流量特點(diǎn)失真如下圖5所顯示。

（3）自動(dòng)控制系統(tǒng)其他關(guān)鍵影響要素
氣動(dòng)閥門工作壓力同樣情況下，氣動(dòng)閥門工作壓力在轉(zhuǎn)變范疇內(nèi)由小增加時(shí)，模擬仿真曲線圖增益值和調(diào)整時(shí)長都減少，但造成超調(diào)增大PWM周期時(shí)間取樣周期Tpwm過交流會(huì)可能會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定；Tpwm過小，工作頻率很高，會(huì)擴(kuò)大超調(diào)合調(diào)整時(shí)長與此同時(shí)減少執(zhí)行器使用期限，因此單脈沖周期時(shí)間的設(shè)定應(yīng)當(dāng)充分考慮其尺寸對控制系統(tǒng)性能參數(shù)的危害，在容許的情形下，Tpwm的數(shù)據(jù)應(yīng)盡量避免的大一些，運(yùn)用中應(yīng)使它與被測目標(biāo)穩(wěn)態(tài)值的比率在一個(gè)適合范疇內(nèi)。
6 結(jié)語
文中構(gòu)建的系統(tǒng)軟件動(dòng)態(tài)性實(shí)體模型選用了最優(yōu)控制階段類似解決，而具體之中各主要參數(shù)轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的影響要素，會(huì)在一定水平上危害系統(tǒng)軟件可靠性，但模擬仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，所確立的數(shù)學(xué)分析模型在PWM控制系統(tǒng)下，自動(dòng)控制系統(tǒng)特性不錯(cuò)反映，可以做到具體使用的目地。