基于介质变黏-弹特征的深海柱塞泵压力控制特性

摘要

为预测变深环境下柱塞泵压力控制性能变化规律,基于水下动黏度-变刚度介质模型建立深海柱塞泵压力控制系统模型.从稳定性、快速响应性与稳态误差等3个方面对系统控制性能进行了综合分析,得出变深环境下,只考虑黏度影响时,系统稳定性指标和动态响应参数由初态值,即相位裕度59.4°、幅值裕度8.77 dB、上升时间0.045 s、稳态误差3.4％,分别增加至138.4°、23.4 dB、0.28 s、7.4％;只考虑刚度影响时,各参数由初态值分别减少为42.6°、23.4 dB、0.038 s、1.2％;考虑黏度-刚度复合作用时,各参数由初态值分别增加至137.6°、23.1 dB、0.265 s、7.3％.结果表明:变深环境下只考虑黏度影响与考虑黏度-刚度复合作用时,系统稳定性均随水深的增加而增加,快速响应性与稳态误差均随水深的增加而下降;只考虑刚度影响时,相关特性的变化趋势刚好相反;并得出在0～l 000 m、1 000～7 000m两海层下泵压力控制系统可分别视作变黏度-动刚度系统、变黏度-定刚度系统.最后,通过模拟变深环境下泵的动静性能试验,验证了上述理论分析结果的合理性和有效性.