车守全，卢剑锋，王一达，刘 柱

（贵州大学机械工程学院，贵州 贵阳 550025）

1 引言

低压低氧实验舱是模拟不同高度低压低氧环境的大型设备，用于航空设备检验、飞行员和高原军队人员训练、高原医学实验等，模拟高度通常在2500 米以上。在我国西部地区，大部分省份处在高原地带，高原急慢性病的研究关系着高原地区经济发展和民众健康水平[1-2]，低压低氧舱为高原医学的研究提供了环境模拟。国内关于低压低氧舱的研究从21 世纪初就开始，但是大多进行了结构设计，针对低压舱的数学模型，以及在建立的数学模型上的现代控制方式的研究比较缺乏，多数依靠以往经验，控制精度不够。通过数学推导和实验拟合研究了低压低氧舱各个环节数学模型，得到系统整个系统的数学模型，在模型基础上采用串级PID 的控制方式，组成双闭环PID 控制过程，通过matlab 仿真控制过程，显示控制过程有很好的响应性和精度。最后通过实验验证了模型和控制方式的可行性。

2 系统概述

低压低氧实验舱组成，如图1 所示。

图1 实验舱结构图Fig.1 Structure of the Test Cabin

进气口与大气接通，电磁阀和电动调节阀控制进气的接通和进气量。水环式真空泵用于抽出舱内气体。通过控制抽气、进气量的差值，使舱内航空高度以特定速度上升和下降，同时，抽气和进气系统运行保持舱内空气流通，副舱和主舱用舱门隔开，舱外人员可以通过副舱进行高度调节进入实验主舱。系统上升、下降速度和舱内模拟高度以及进气流量是系统控制主要参数，上升和下降速度过快会对舱内人员造成耳膜损坏、毛细血管破裂等严重后果。……