金刚石压机压力控制系统的建模与仿真

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摘要:窗体顶端摘要：分析了人造金刚石压机压力控制系统的构成及其控制特性，建立了压机压力控制系统的数学模型和仿真模型。由于该系统参数拥有大时变性，常规PID控制缺乏适应性，压力控制效果比较差。为了解决这一问题，设计了一种模糊自适应PID控制器，并在MATLAB环境下进行仿真实验，仿真结果和理论实践表明，该方法响应速度快，控制精度高，自适应性强，使系统具有更好的动态特性和稳定性，有效的保持了压力的稳定。关键词：金刚石压机数学建模模糊PID控制MATLAB仿真中图分类号：TP237.4文献标识码：A文章编号：1007-9416（2013）02-00012-02目前，我国主要采用六面顶压机在超高温高压的条件下合成金刚石单晶及其复合片、开发新材料[1]。六面顶压机压力控制的稳定性是决定生产效果的重要因素，传统的压机控制系统采用PID控制器缺乏适应性，对人造金刚石压机这类压力时变系统的控制效果很差，控制精度不高。本文分析了金刚石压机压力控制系统的构成和特点，建立了压力控制系统的数学模型和仿真模型，采用模糊PID的控制方式，从仿真结果来看达到了超调量小，精度高，自适应性好的控制效果。1压力控制系统的建模1.1轴向柱塞泵的数学模型根据金刚石压机压力控制系统的构成建立系统模型如图1所示，主要由轴向柱塞泵、增压器和工作油缸以及相关的油路管道组成[2]，如图1：依据轴向柱塞泵的工作原理[3-4]，设柱塞直径为d，柱塞数为Z，柱塞中心分布圆直径为D，斜盘倾角为γ，则泵的流量为：（1）上式中n为泵的转速，ηpv为泵的容积效率。增压器的压力为：（2）上式中β为液体体变弹性模量，Vh为排油

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