CN115963719B - 一种可扩展方舱的侧壁系统展开控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可扩展方舱的侧壁系统展开控制方法，属于扩展方舱技术领域，解决了现有技术中的问题。本发明的可扩展方舱的侧壁系统展开控制方法，所述侧壁系统展开控制方法包括以下步骤：步骤S1：通过液压伸缩杆驱动所述侧板匀速展开；步骤S2：所述侧板展开的同时所述卷筒电机驱动所述卷筒旋转；所述气膜从所述卷筒上展开；步骤S3：通过张力传感器监测所述气膜的张力，进而对所述卷筒电机进行反馈控制，实时调节所述卷筒电机的转速。本发明实现了侧板展开和气膜展开的同步进行，控制气膜的张力的前提下，实现了气膜的有序展开。

Description

一种可扩展方舱的侧壁系统展开控制方法

技术领域

本发明涉及扩展方舱技术领域，尤其涉及一种可扩展方舱的侧壁系统展开控制方法。

背景技术

方舱是用各种坚固材料组合在一起，形成的方便、可移动的整体。方舱能适应多种运输形式，机动性好，能在恶劣的条件下提供良好的内部工作环境，具有多种防护能力；方舱本身是一个自承重的独立箱体，在形状、结构、运输方面与集装箱相似，可以用于装载电子设备、维修设备、医疗设备等构成设备方舱，或是用作于指挥、会议中心，可以克服复杂的自然环境，保障工作的连续可靠性。目前现有方舱可分为扩展方舱与非扩展方舱。

现有的扩展方舱，包含折叠式，抽拉式，折叠与抽拉结合式，舱体扩展部分均为复合板材，这三种可扩展方舱基本涵盖了目前扩展方舱的主题，但是依然有较为明显的技术缺陷：首先，在展开和收起的过程中需要一定量的机械机构或者电气机构来完成，结构过于复杂，在实际使用时可能会遇到机构失效的问题，造成无法正常的展开和收起；其次，同时因为扩展部分均为复合板材，造成舱体重量过大，对于运输，吊装，内部设备重量均有一定限制。

根据以上背景，需要提供一种扩展舱展收执行机构简洁，扩展部分重量轻，展开操作简单的新型扩展舱体。可扩展扩展方舱根据任务要求，会多次转运使用，方舱在每次转运后都会执行展开和收起的动作，为了可扩展扩展方舱的在高频次使用过程中展收过程顺畅完成，同时节省人力物力，需要对侧壁系统展开过程进行自动控制。

因此，本发明主要提供一种针对扩展方舱的侧壁系统进行展开控制的控制方法。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种可扩展方舱的侧壁系统展开控制方法，用以解决现有扩展方舱扩展过程操作复杂、执行度差的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种可扩展方舱的侧壁系统展开控制方法，所述侧壁系统包括：气膜、侧板、卷筒和液压伸缩杆；所述侧板与可扩展方舱的底板铰接，且能够通过所述液压伸缩杆驱动旋转；所述气膜收卷在所述卷筒上，且与所述侧板的顶端连接；所述卷筒通过卷筒电机驱动旋转；

所述侧壁系统展开控制方法包括以下步骤：

步骤S1：通过液压伸缩杆驱动所述侧板匀速展开；

步骤S2：所述侧板展开的同时所述卷筒电机驱动所述卷筒旋转；所述气膜从所述卷筒上展开；

步骤S3：通过张力传感器监测所述气膜的张力，进而对所述卷筒电机进行反馈控制，实时调节所述卷筒电机的转速。

进一步地，所述侧壁系统还包括：测距传感器；所述测距传感器用于监测气膜展开过程中卷筒在第k时刻的实际卷径Rq(k)。

进一步地，所述实际卷径Rq(k)包含卷筒自身半径以及卷筒上未展开的气膜的厚度。

进一步地，所述侧壁系统还包括：编码器；所述编码器用于监测所述卷筒的转速，w(k)为编码器测量在第k时刻测得的卷筒的角速度。

进一步地，还包括PID控制器和驱动器；所述PID控制器用于接收所述测距传感器测得的卷筒的实际卷径Rq(k)、卷筒的实时角速度w

(k)以及张力传感器测得的所述气膜在第k时刻的收卷张力F(k)。

进一步地，所述步骤S1中，所述液压伸缩杆驱动所述侧板匀速展开；

所述气膜与侧板连接的一端的线速度为v1；所述步骤S2中，气膜在卷筒5上第k时刻的展开线速度为V2，V2＝Rq(k)·w(k)。

进一步地，所述气膜的张力计算公式为：

其中，t1为气膜开始收放时间，t2为收放动作结束时间，v1为侧板端气膜的线速度，v2为卷筒端气膜的线速度，Z为气膜的弹性模量，N为横截面积，P为气膜从侧板端到卷筒端的长度；

所述PID控制器通过控制侧板端气膜的线速度与卷筒端气膜的线速度之间的速度差来间接控制气膜的收卷张力，并以控制收卷张力恒定为前提控制卷筒电机的输出速度。

进一步地，可扩展方舱的顶板的下方设有气膜储存箱；所述气膜储存箱内转动安装有导向辊；所述导向辊平行于所述卷筒设置；所述气膜一端与卷筒固定连接，另一端绕过所述导向辊与侧板连接。

进一步地，所述张力传感器安装在所述导向辊上，用于监测所述气膜展开时的张力。

进一步地，所述可扩展方舱的两侧对称配备两组所述侧壁系统，且两组侧壁系统同步控制。

本发明技术方案至少能够实现以下效果之一：

1.本发明的气膜的可扩展方舱的侧壁系统展开控制方法，展开过程中通过内置电机的卷筒实现气膜的展开，侧板收放液压伸缩杆实现侧板的展开，同时通过参数检测传感器测量收卷过程的参数：气膜张力传感器测量气膜张力、测距传感器测量卷筒卷径、编码器测量卷筒转速对整体侧壁系统的展开进行控制。

2.本发明的气膜的可扩展方舱的侧壁系统展开控制方法，实现了侧板端气膜与卷筒放出端气膜的同步运动。在侧板和气膜展开过程中，液压伸缩杆带动的侧板转动，侧板与气膜连接的一端为气膜牵引端，卷筒通过内置电机驱动旋转放出气膜为气膜放出端；在气膜收起过程中，卷筒及内置卷筒电机作为气膜的牵引端，液压伸缩杆带动的侧板作为气膜的跟随端。本发明通过控制侧板端和卷筒端的气膜线速度，实现对两端的速度差进行控制，使气膜运动过程中形成一个适合气膜自身材料的最优张力。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明的可扩展方舱的侧壁系统展开过程示意图；

图2为本发明的可扩展方舱的侧壁系统展开状态示意图；

图3为本发明的可扩展方舱的侧壁系统展开控制方法流程图；

图4为本发明的可扩展方舱的侧壁系统展开控制方法的气膜控制系统原理图；

图5为本发明的可扩展方舱的侧壁系统展开控制方法的气膜控制系统结构图；

图6为可扩展方舱的扩展状态示意图；

图7为侧壁系统的扩展状态示意图；

图8为侧壁系统的气膜储存箱内部结构示意图。

附图标记：

1-气膜；2-侧板；3-前后护板；4-气膜储存箱；5-卷筒；6-顶板；7-护板立柱；8-液压伸缩杆；9-导向辊；10-拉链；91-第一导向辊；92-第二导向辊；93-第三导向辊。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本发明的一个具体实施例，公开了一种可扩展方舱的侧壁系统展开控制方法，所述侧壁系统包括：气膜1、侧板2、卷筒5和液压伸缩杆8；所述侧板2与可扩展方舱的底板铰接，且能够通过所述液压伸缩杆8驱动旋转；所述气膜1收卷在所述卷筒5上，且与所述侧板2的顶端连接；所述卷筒5通过卷筒电机驱动旋转；

侧壁系统展开过程如图1所示，展开完成状态如图2所示。

所述侧壁系统展开控制方法包括以下步骤：

步骤S1：通过液压伸缩杆8驱动所述侧板2匀速展开；

步骤S2：所述侧板2展开的同时所述卷筒电机驱动所述卷筒5旋转；所述气膜1从所述卷筒5上展开；

步骤S3：通过张力传感器监测所述气膜1的张力，进而对所述卷筒电机进行反馈控制，实时调节所述卷筒电机的转速。

具体地，如图1、图2所示，液压伸缩杆8一端与方舱的前后护板3铰接，另一端与侧板2铰接；使得液压伸缩杆8伸缩时，侧板2能够相对于前后护板3旋转，进而实现侧板2的展开或回收。

具体地，液压伸缩杆8与前后护板3的护板立柱7铰接。

具体地，液压伸缩杆8设有四个，分为两组，每组两个。一组液压伸缩杆8同步伸缩，用于控制一侧的侧板2展开或回收。

进一步地，所述侧壁系统还包括：测距传感器；所述测距传感器用于监测气膜1展开过程中卷筒5在第k时刻的实际卷径Rq(k)。

进一步地，所述实际卷径Rq(k)包含卷筒5自身半径以及卷筒5上未展开的气膜1的厚度。

进一步地，所述侧壁系统还包括：编码器；所述编码器用于监测所述卷筒5的转速，w(k)为编码器测量在第k时刻测得的卷筒5的角速度。

进一步地，还包括PID控制器和驱动器；所述PID控制器用于接收所述测距传感器测得的卷筒5的实际卷径Rq(k)、卷筒5的实时角速度w(k)以及张力传感器测得的所述气膜1在第k时刻的收卷张力F(k)。

进一步地，所述步骤S1中，所述液压伸缩杆8驱动所述侧板2匀速展开；所述气膜1与侧板2连接的一端的线速度为v1；所述步骤S2中，气膜1在卷筒5上第k时刻的展开线速度为V2，V2＝Rq(k)·w(k)。

进一步地，所述气膜1的张力计算公式为：

其中，t1为气膜开始收放时间，t2为收放动作结束时间，v₁为侧板端气膜的线速度，v₂为卷筒端气膜的线速度，Z为气膜的弹性模量，N为横截面积，P为气膜从侧板端到卷筒端的长度；

所述PID控制器通过控制侧板端气膜的线速度与卷筒端气膜的线速度之间的速度差来间接控制气膜的收卷张力，并以控制收卷张力恒定为前提控制卷筒电机的输出速度。

进一步地，可扩展方舱的顶板6的下方设有气膜储存箱4；所述气膜储存箱4内转动安装有导向辊；所述导向辊平行于所述卷筒5设置；所述气膜1一端与卷筒5固定连接，另一端绕过所述导向辊与侧板2连接。

进一步地，侧壁系统还包括：拉链10和前后侧膜；两组气膜1展开后，分别通过拉链10与设置在方舱前后两侧的四块前后侧膜连接；气膜1与四块前后侧膜通过拉链10连接完成后，整个方舱扩展完成，扩展后的方舱具有两个气膜扩展舱，如图6所示。

进一步地，所述张力传感器安装在所述导向辊上，用于监测所述气膜1展开时的张力。

具体地，导向辊有三个，分别为：第一导向辊91、第二导向辊92和第三导向辊93；如图7、图8所示，导向辊转动安装在气膜储存箱的内侧壁板上，且三个导向辊呈倒三角形分布。

具体地，卷筒5一端通过轴承转动安装在气膜储存箱4的内部，另一端通过卷筒电机驱动旋转。

具体地，卷筒5内部设置有内置的卷筒电机，卷筒电机的端部固定安装在气膜储存箱的内壁上，且卷筒电机的输出轴通过连接件与卷筒5固定连接。优选地，卷筒电机为管状电机。卷筒电机正转时，气膜1从卷筒5上展开，卷筒电机反转时，气膜1收卷在卷筒5上。

具体地，三个导向辊均平行于卷筒5设置，且卷筒5上的气膜1依次绕过第一导向辊91、第三导向辊93和第二导向辊92与侧板2连接。优选地，张力传感器安装在第三导向辊93上，以确保测得的气膜1的收卷张力的准确性。

进一步地，所述可扩展方舱的两侧对称配备两组所述侧壁系统，且两组侧壁系统同步控制。

本发明中，两组侧壁系统同步进行展开或收卷工作，对方舱两侧进行同步扩展或收缩。

具体地，气膜储存箱4设置在顶板6的下方，且对称设置两个。

本发明的可扩展方舱的舱体两侧的侧板2与舱体的底板之间通过合页与密封条连接，保证了在收起和放平的两种状态下的密封效果。

扩展状态下，两侧的侧板2变扩展舱的地板，在两侧侧板2放下过程中，侧板2带动气膜1前端通过弧线形式向下运动，同时气膜1的后端从卷筒5上展开并有序送出。

如图1所示，在方舱的展开过程中，四个液压伸缩杆8执行伸出动作，两个气膜储存箱4中的卷筒5通过内置卷筒电机的转动执行送出气膜1的动作，液压伸缩杆8和卷筒5及卷筒内置电机协同动作。

同时，气膜储存箱4内设置三个导向辊9及相应的张力检测传感器，对气膜1进行张力检测，实现气膜1放出过程中的张力反馈，控制气膜1的张力稳定，同时位于气膜储存箱4内的测距传感器实现对卷筒5卷径的间接测量。PID控制器通过对卷筒卷径、气膜张力、卷筒转速和侧板端气膜的线速度进行反馈控制，实现了气膜的有序展开。

实施时：

气膜展开和收起的过程中，控制方法相同，下面以气膜收起过程进行描述：

本发明的可扩展方舱的侧壁系统展开控制方法，针对方舱气膜展收过程，从以上舱体原理图中抽象出机电原理图，见下图4所示：

如图4所示，模型中包含：

1：气膜卷筒，卷筒电机，驱动器，其中：R为卷筒半径，R_q为实际卷径。

2：张力测量辊，张力传感器，F(k)为张力第k时刻测量值；

3：两个导向辊，用于气膜运行导向，其中一个导向辊配合光电编码器，w(k)为光电编码器测量在第k时刻卷筒角速度；

4：测距传感器，用于测量实际卷径变化，L(k)第k时刻；

测距传感器至卷径外侧距离，测距传感器到卷筒中心距离为定值D，因此可计算出第k时刻实际卷径计算公式为：

R_q(k)＝D-L(k) (1)；

5：液压驱动装置，液压伸缩杠，液压驱动设置为定速v_y，因侧板边缘与气膜紧密连接，侧板边缘运行线速度等于侧板端气膜线速度，液压伸缩速度与侧板端气膜线速度的转换系数为A，

得到侧板端气膜线速度计算公式为：

v_c＝A×v_y (2)

6：PID控制器，控制系统的运行。

进一步地，建立张力与速度差模型。

设气膜开始收放时间为t₁，收放动作结束时间为t₂，牵引端气膜的线速度为v₁，送出端气膜的线速度为v₂，气膜的弹性模量为Z，横截面积为N，气膜从牵引端到送出端的长度为P，张力为F。在t₁-t₂的时间段内，气膜的伸长量为根据胡克定律，气膜张力计算公式：

其离散化模型为：

由式公式(1)可知，要控制薄膜的张力F，就必须控制线速度v₁-v₂的大小，张力控制系统实际上也是线速度跟踪系统。可通过控制牵引端与跟随端之间的速度差来间接控制气膜的收卷张力。

V₁(k)为第k次牵引端的气膜线速度，

V₂(k)为第k次跟随端的气膜线速度；

ΔT为执行周期，优选：ΔT＝100ms。

进一步地，建立卷筒电机模型。

交流伺服电机的传递函数可简化为：

其中，K_m为电机的增益系数，T_L为电机的机械时间常数，T_s微电机的电气时间常数。电机的电流作为输入，电机的角速度作为输出。通过对输入电流的PID算法调节，控制电机输出角速度的大小，调节卷筒角速度，从而控制卷筒端气膜线速度大小，最终实现张力控制。

进一步地，建立张力PID控制器的模型

在气膜展收张力控制系统中，由于采用PID为主控器，所以是一种数字控制系统，须将模拟控制离散化，使之成为数字PID控制器，实现对气膜展收过程中张力的有效控制。

用一系列采样时间点KT代表连续时间，得到离散PID表达式：

其中，k为采样序号(k＝0，1，2，3...)；T为采样周期；K_p为比例系数；K_i为积分系数；K_d为微分系数；u(k)为第k次采样时刻输出信号；e(k)为第k次采样时刻输入的偏差。

比例环节其中u(k)为PID控制器是在k时刻的输出，e(k)为在k时刻张力设定值f与张力输出值F(k)的误差。

具体地，e(k)的计算方式为：

e(k)＝f-F(k) (7)

具体地，F(k)在实物系统中采用张力传感器的测量值，在计算机模型仿真时采用计算值。

本发明的一种具体实施方式中，如图3所示，所述步骤S3中，采用PID控制器对卷筒的转速进行反馈控制；所述反馈控制包括以下过程：

步骤S31：设置系统物理参数。

具体地，需设定物理参数包含(以下参数根据实物的物理特性进行定值，依据不同的物理模型，参数值不同)：

1)卷筒相关参数(根据实物进行定值)：

卷筒半径R，测距传感器到卷筒中心距离为D；

2)侧板相关参数：

侧板端气膜线速度v_c，液压驱动设置为定速v_y，液压伸缩速度与侧板端气膜线速度的转换系数为A。

3)气膜相关参数：

气膜的弹性模量为Z，气膜横截面积为N，气膜从牵引端到送出端的长度为P，气膜设定张力值F；m/s。

4)电机相关参数：

电机的增益系数K_m，电机的机械时间常数T_L，电机的电气时间常数T_s

5)PID控制器参数：K_p为比例系数；K_i为积分系数；K_d为微分系数。

步骤S32：通过编码器和测距传感器采样w(k)，L(k)。

具体地，通过编码器采样第k次时卷筒的角速度w(k)，

通过测距传感器采样第k次时测距传感器至卷筒中心的距离L(k)。

步骤S33：计算牵引端和跟随端气膜线速度差。

计算第k次时卷筒端气膜线速度V₁(k)：

第k次时跟随端气膜线速度由公式(2)得到：

V₂(k)＝A×v_y (9)

由(8)，(9)得到速度差：

步骤S34：计算气膜张力误差e(k)。

由公式(3)，(7)，(10)得到：

步骤S35：计算并输出控制量u(k)，并通过u(k)对卷筒电机的转速进行调节；通过PID控制器对卷筒电机进行反馈控制的控制原理，如图5所示。

在PID控制器中由公式(6)进行计算，得到：

PID控制器输出量u(k)输入PID，PID控制卷筒电机的角速度，调节气膜1的线速度，从而对气膜1的张力完成间接控制。

步骤S36：一次采样周期结束，跳转至步骤三，重复采样实时控制卷筒电机的转速。

根据以上控制方法，本发明的可扩展方舱的相关部件的参数如表1所示：

表1-侧板系统的相关参数

将以上参数带入上述控制方法，通过Matlab建模仿真验证后，本发明的控制方法满足设定要求，能够实现可扩展方舱的气膜平顺、安全的展收。

与现有技术相比，本实施例提供的技术方案至少具有如下有益效果之一：

1.本发明的可扩展方舱的侧壁系统展开控制方法，通过位于舱内顶部的左右两个气膜储存箱4，气膜储存箱中设置卷筒对气膜进行收卷或展开，通过液压伸缩杆控制侧板展开运动，通过液压伸缩杆的伸缩和卷筒的旋转相配合，实现气膜的安全，快速，有序，多次的收放。

2.本发明的可扩展方舱的侧壁系统展开控制方法，通过前后两个刚性体：卷筒及内置电机、液压伸缩杆带动的侧板的运行相互配合；对卷筒和侧板的运动进行反馈控制，使得气膜在收放卷过程中，气膜张力保持温度，避免造成气膜的纵向撕扯损。本发明通过控制气膜1处于最优张力状态进行展开或收卷，保证气膜的展收过程有序，协调，气膜收卷质量高，避免了收卷气膜的褶皱，挤压，偏离，残存气体等造成的形变问题。

3.本发明的可扩展方舱的侧壁系统展开控制方法，实现了方舱双侧扩展过程；扩展舱的地板为原舱体的侧板2,该方舱内设置了张力传感器、测距传感器和编码器，实现了液压伸缩杆8展开侧板2和卷筒5放出气膜1两个动作过程的协同配合，同时通过导向辊9上的张力传感器反馈气膜1的张力参数；实现气膜1在有限的张力范围内展开，限制气膜1的张力，保护气膜1的结构稳定性。在气膜展开过程中，对作为牵引端的液压伸缩杆8的伸缩速度恒定，以及作为放出端的卷筒电机转速通过张力检测进行反馈调节，避免了侧板2放平和气膜1放出的过程中出现的刚性体和柔性体的动作不一致，致使气膜张力过大，造成柔性体气膜1受到损坏。在气膜收起过程中，对作为牵引端的卷筒5及卷筒内置电机的角速度，以及作为跟随端的液压伸缩杆8的伸缩速度进行反馈调节，确保气膜张力处于气膜最佳张力状态；在保持气膜张力的同时，能够排出气膜中的部分残余气体，在卷筒收卷过程中不至于气膜内部残余气体影响收卷效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种可扩展方舱的侧壁系统展开控制方法，其特征在于，所述侧壁系统包括：气膜(1)、侧板(2)、卷筒(5)和液压伸缩杆(8)；所述侧板(2)与可扩展方舱的底板铰接，且能够通过所述液压伸缩杆(8)驱动旋转；所述气膜(1)收卷在所述卷筒(5)上，且与所述侧板(2)的顶端连接；所述卷筒(5)通过卷筒电机驱动旋转；

所述侧壁系统展开控制方法包括以下步骤：

步骤S1：通过液压伸缩杆(8)驱动所述侧板(2)匀速展开；

步骤S2：所述侧板(2)展开的同时所述卷筒电机驱动所述卷筒(5)旋转；所述气膜(1)从所述卷筒(5)上展开；

步骤S3：通过张力传感器监测所述气膜(1)的张力，进而对所述卷筒电机进行反馈控制，实时调节所述卷筒电机的转速；

所述侧壁系统还包括：测距传感器；所述测距传感器用于监测气膜(1)展开过程中卷筒(5)在第k时刻的实际卷径Rq(k)；

所述实际卷径Rq(k)包含卷筒(5)自身半径以及卷筒(5)上未展开的气膜(1)的厚度；

所述侧壁系统还包括：编码器；所述编码器用于监测所述卷筒(5)的转速，w(k)为编码器测量在第k时刻测得的卷筒(5)的角速度；

还包括PID控制器和驱动器；所述PID控制器用于接收所述测距传感器测得的卷筒(5)的实际卷径Rq(k)、卷筒(5)的实时角速度w(k)以及张力传感器测得的所述气膜(1)在第k时刻的收卷张力F(k)；

所述步骤S1中，所述液压伸缩杆(8)驱动所述侧板(2)匀速展开；所述气膜(1)与侧板(2)连接的一端的线速度为v1；所述步骤S2中，气膜(1)在卷筒(5)上第k时刻的展开线速度为V2，V2＝Rq(k)·w(k)；

所述气膜(1)的张力计算公式为：

公式6：

其中，t1为气膜开始收放时间，t2为收放动作结束时间，v1为侧板端气膜的线速度，v2为卷筒端气膜的线速度，Z为气膜的弹性模量，N为横截面积，P为气膜从侧板端到卷筒端的长度；

所述PID控制器通过控制侧板端气膜的线速度与卷筒端气膜的线速度之间的速度差来间接控制气膜的收卷张力，并以控制收卷张力恒定为前提控制卷筒电机的输出速度；

所述张力传感器安装在导向辊上，用于监测所述气膜(1)展开时的张力；所述导向辊有三个，分别为：第一导向辊(91)、第二导向辊(92)和第三导向辊(93)；导向辊转动安装在气膜储存箱的内侧壁板上，且三个导向辊呈倒三角形分布；

三个导向辊均平行于卷筒(5)设置，且卷筒(5)上的气膜(1)依次绕过第一导向辊(91)、第三导向辊(93)和第二导向辊(92)与侧板(2)连接；所述张力传感器安装在第三导向辊(93)上；

测距传感器到卷筒中心距离为定值D，计算出第k时刻实际卷径计算公式为：

式1：R_q(k)＝D-L(k)

液压驱动设置为定速v_y，因侧板边缘与气膜紧密连接，侧板边缘运行线速度等于侧板端气膜线速度，液压伸缩速度与侧板端气膜线速度的转换系数为A，得到侧板端气膜线速度计算公式为：

式2：v_c＝A×v_y

所述步骤S3中,建立张力与速度差模型：

设气膜开始收放时间为t₁，收放动作结束时间为t₂，牵引端气膜的线速度为v₁，送出端气膜的线速度为v₂，气膜的弹性模量为Z，横截面积为N，气膜从牵引端到送出端的长度为P，张力为F；在t₁-t₂的时间段内，气膜的伸长量为根据胡克定律，气膜张力计算公式：

式3：

其离散化模型为：

式4：

由式1可知,要控制薄膜的张力F，就必须控制线速度v₁-v₂的大小，张力控制系统实际上也是线速度跟踪系统；通过控制牵引端与跟随端之间的速度差来间接控制气膜的收卷张力；

V₁(k)为第k次牵引端的气膜线速度，

V₂(k)为第k次跟随端的气膜线速度；

ΔT为执行周期；

建立卷筒电机模型：

交流伺服电机的传递函数可简化为：

其中，K_m为电机的增益系数，T_L为电机的机械时间常数，T_s微电机的电气时间常数；电机的电流作为输入，电机的角速度作为输出；通过对输入电流的PID算法调节，控制电机输出角速度的大小，调节卷筒角速度，从而控制卷筒端气膜线速度大小，最终实现张力控制；

建立张力PID控制器的模型：

在气膜展收张力控制系统中，由于采用PID为主控器，所以是一种数字控制系统，须将模拟控制离散化，使之成为数字PID控制器，实现对气膜展收过程中张力的有效控制；

用一系列采样时间点KT代表连续时间，得到离散PID表达式：

式6：

其中，k为采样序号，k＝0,1,2,3...；T为采样周期；K_p为比例系数；K_i为积分系数；K_d为微分系数；u(k)为第k次采样时刻输出信号；e(k)为第k次采样时刻输入的偏差；

比例环节其中u(k)为PID控制器是在k时刻的输出，e(k)为在k时刻张力设定值f与张力输出值F(k)的误差；

e(k)的计算方式为：

式7：e(k)＝f-F(k)；

具体地，F(k)在实物系统中采用张力传感器的测量值，在计算机模型仿真时采用计算值；

所述步骤S3中，采用PID控制器对卷筒的转速进行反馈控制；所述反馈控制包括以下过程：

步骤S31：设置系统物理参数；

需设定物理参数包含：

卷筒相关参数：卷筒半径R，测距传感器到卷筒中心距离为D；

侧板相关参数：侧板端气膜线速度v_c，液压驱动设置为定速v_y，液压伸缩速度与侧板端气膜线速度的转换系数为A；

气膜相关参数：气膜的弹性模量为Z，气膜横截面积为N，气膜从牵引端到送出端的长度为P，气膜设定张力值F；m/s；

电机相关参数：电机的增益系数K_m，电机的机械时间常数T_L，电机的电气时间常数T_s；

PID控制器参数：K_p为比例系数；K_i为积分系数；K_d为微分系数；

步骤S32：通过编码器和测距传感器采样w(k)，L(k)；

通过编码器采样第k次时卷筒的角速度w(k)，

通过测距传感器采样第k次时测距传感器至卷筒中心的距离L(k)；

步骤S33：计算牵引端和跟随端气膜线速度差；

计算第k次时卷筒端气膜线速度V₁(k)：

式8：

第k次时跟随端气膜线速度V₂(k)：

式9：V₂(k)＝A×v_y；

由卷筒端气膜线速度V₁(k)、跟随端气膜线速度V₂(k)得到速度差：

式10：

步骤S34：计算气膜张力误差e(k)；

由卷筒端气膜线速度V₁(k)、式3、式7，式10得到：

式11：

步骤S35：计算并输出控制量u(k)，并通过u(k)对卷筒电机的转速进行调节；通过PID控制器对卷筒电机进行反馈控制的控制原理；在PID控制器中由式6进行计算，得到：

式12：

PID控制器输出量u(k)输入PID，PID控制卷筒电机的角速度，调节气膜(1)的线速度，从而对气膜(1)的张力完成间接控制；

步骤S36：一次采样周期结束，跳转至步骤三，重复采样实时控制卷筒电机的转速。

2.根据权利要求1所述的可扩展方舱的侧壁系统展开控制方法，其特征在于，所述可扩展方舱的两侧对称配备两组所述侧壁系统。

3.根据权利要求2所述的可扩展方舱的侧壁系统展开控制方法，其特征在于，两组侧壁系统同步控制。