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汽车空调变排量压缩机排量数字化调节研究

作　者: 许梁
导　师: 杨前明
学　校: 山东科技大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 汽车空调变排量压缩机控制阀步进数字控制 PID控制 MATLAB仿真控制系统设计
分类号: U463.851
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 43次
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内容摘要

汽车工业是国民经济的支柱产业,研究提高汽车空调控制水平、提升系统工作性能与舒适度,是满足消费者不断增长的使用需求,也是全面增强汽车产品市场竞争力的重要手段。在汽车空调变排量压缩机中,目前广泛采用气动型控制阀调节变排量压缩机输出排量。当车厢内温度变化、系统工质气体热参数变化时,气动阀球阀及锥阀阀口开度随之变化、从而实现压缩机输出排量调节,以满足车厢内热舒适度控制要求。这种由车厢温度变化实现的空调性能调节表现出一定程度上调节性能的滞后性,由于是纯气体动力学调节,无法采用先进的控制策略,欠缺控制上的主动性。这一方面降低了汽车空调系统本身的控制品质与工作性能,而且也不利于实现汽车空调系统与热负荷变化以及汽车本身其他因素工作过程中的协调性。基于上述情况,本课题研究开发了一种新型步进式数字控制阀,由于步进式数字控制阀系统采用了先进的微处理数字控制技术、能够实现理想的控制阀运动速度与位置精度控制,从而实现控制阀开口精度、即压缩机输出排量的精确控制。步进式数字控制阀与气动控制阀比较具有可控范围宽、输入与输出线性度好、响应快速等特点,具有良好的技术应用潜力。本文在深入分析斜盘式变排量压缩机及其控制阀结构组成及其工作原理的基础上,研究了控制阀实现压缩机排量调节的基本原理、实现目标及其方法,通过与其它结构形式压缩机变排量方法进行比较,总结了各种调节方法的特点与实际应用现状。经过反复论证,给出了步进式数字控制阀数控系统技术实现方案;在深入分析的基础上,建立了步进数字式控制阀数字控制系统各个环节数学模型,运用MATLAB仿真分析软件对数控系统模型进行计算机数字仿真,得出了单位阶跃输入信号下的动态响应曲线,分析了其响应特性及系统稳定性;在常规控制系统中引入了PID校正控制技术,得出该控制系统在PI型校正方式下具有更好动态响应性能的结论;为进一步把握系统动态特性,建立了数字控制阀的动态调节数学模型,通过计算得出了控制阀输入脉冲与控制阀阀杆开度、阀杆开度与摇板箱压力之间的变化关系曲线,为变排量压缩机排量调节深入研究提供了理论依据。本文最后提出了对变排量压缩机原内控阀进行数字改造的方案,引入了步进电机作为电—机械转换元件,使其能够直接接受数字信号,并可以根据控制需要、通过软件编程的方法,实现转速、旋转角位移的精确控制,以达到对控制阀阀口开度的细微、精确控制。本文自行设计了控制阀PID数字控制系统,提出了数字控制阀的具体实验测试系统方案,为进一步通过实验验证数控阀模型及其控制系统奠定了基础。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
1 绪论  11-19
  1.1 课题研究背景及意义  11-15
  1.2 压缩机排量调节国内外研究进展  15-18
  1.3 课题研究主要内容与方法  18-19
2 斜盘式变排量压缩机排量调节原理  19-36
  2.1 前言  19-20
  2.2 斜盘式变排量压缩机结构组成及工作原理  20-31
  2.3 控制阀调节原理与实现目标  31-35
  2.4 小结  35-36
3 控制阀数控系统数学建模与仿真  36-54
  3.1 前言  36
  3.2 控制阀数字控制系统数学模型  36-43
  3.3 数字控制系统仿真  43-53
  3.4 小结  53-54
4 变排量压缩机控制阀数字控制系统设计  54-67
  4.1 前言  54
  4.2 控制阀数字控制系统设计  54-57
  4.3 实验测试系统设计方案  57-66
  4.4 小结  66-67
5 结论与展望  67-70
  5.1 全文总结  67-68
  5.2 课题展望  68-70
致谢  70-71
硕士在读期间发表论文  71-72
参考文献  72-75

汽车空调变排量压缩机排量数字化调节研究

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