[实用新型]一种便携式低速风洞模型姿态控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风洞试验控制设备，具体是一种便携式低速风洞模型姿态控制装置。

背景技术

风洞是能人工产生和控制气流，用以模拟飞行器或物体周围气体的流动，并可量度气流对物体的作用以及观察物体现象的一种管道试验设备。风洞在空气动力学研究和飞行器设计中起着十分重要的作用，它的发展与航空航天技术的发展密切相关。

低速风洞中模型姿态的控制通常由上转盘、下转盘、镜像支杆和攻角控制机构四部分组成，分别通过四台电机来拖动并结合机械传动来实现模型姿态角度的变化，对其基本控制要求是能实现单台及多台电机同步运行且错位角度不得大于2°，能设定和显示目标角度、并能显示当前运行角度。

基于上述要求，目前主要采用两种控制方式：①采用绕线电机作为机械动力拖动模型；以单片机作为控制核心，用数字运动控制器来实现多台电机同步运行，能设定和显示当前角度，模型姿态到位后采用电磁铁抱闸制动方式。②以步进或伺服电机作为模型姿态的动力源，用工业控制计算机和相关的控制板卡作为控制手段。这两种控制方式均采用固定的方式安装在风洞测控间，相比较而言前者控制手段落后，后者较前者智能化程度高，但价格昂贵，且控制板卡存在干扰问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种便携式智能化程度高、价格低廉、使用简单和可靠性高的低速风洞模型姿态控制装置。

为解决上述技术问题，本实用新型的低速风洞模型姿态控制装置，包括：用于检测模型姿态角度的接近开关，用于对接近开关输出的模型姿态角度信号进行处理并显示的便携式控制器，以及与便携式控制器的控制信号输出端相连的变频器；变频器用于连接对所述模型姿态的运行状态、角度进行控制的异步电机。

所述便携式控制器包括：PLC；PLC具有电平触发的脉冲信号输入端，用于接收来自所述接近开关输出的用于表示风洞模型姿态角度的脉冲信号。PLC连接有用于对模型的六种角度变化进行选择性操作的运行模式选择开关。所述PLC连接有用于防止模型机构超出极限位置的硬件限位开关；PLC还连接有用于响应限位开关动作而发出声光报警信号的声光报警器。所述PLC连接有用于在对模型姿态角度的进行控制时点亮的运行指示。所述PLC连接有用于启动模型运行的启动开关和用于控制模型运行紧急停止的急停开关。所述PLC连接有用于设定模型姿态的运行目标角度、软件限位角度及当前运行角度的液晶显示单元。所述PLC分别经分频器段速控制端口和分频器正反转控制端口与变频器相连。

PLC采用I/O的点数为48，液晶显示单元可采用与PLC型号相匹配的型号，它们之间的通信为RS-232。模型姿态控制器PLC在比较设定的运行角度和当前角度后，自动给出电机的正反转控制信号、速度信号使得模型的姿态角度向设定角度变化。在此过程中不断检测接近开关的信号(当前角度)与设定角度比较，直至达到设定角度时停止。PLC和其相应的液晶显示模块能够完成运行角度设定和当前角度显示，同步运行错位保护、急停、声光报警功能，同时该装置还具有软硬件限位保护功能。

所述的基于PLC技术的便携式低速风洞模型姿态控制装置适用于以普通的鼠笼异步电机为模型姿态的动力源，用变频器的调速功能和制动功能实现多台电机的同步运行及到位后的制动。基于PLC技术的低速风洞模型姿态控制应用系统由接近开关、便携式模型姿态控制装置、变频器、异步电机连接而成。

所述的基于PLC技术的便携式低速风洞模型姿态控制装置，在模式选择开关选择后，再对模型姿态的运行目标角度进行设定，然后按下启动开关，PLC接收来之于接近开关的开关信号进行处理，给出信号至变频器的段速控制端口和正反转控制端口以达到对四台电机的正反转控制和速度的控制，从而实现控制要求。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：(1)本实用新型的基于PLC技术的便携式模型姿态控制装置：能实现单台及多台电机同步运行，能设定和显示目标角度、并能显示当前运行角度。具有智能化程度高、体积小、抗干扰能力强、可靠性高、使用操作简单、价格低廉、实用性强的特点，可广泛用于低速风洞中模型姿态的控制。(2)PLC和液晶显示单元组装在一起构成可移动便携式风洞模型姿态控制器，体积小，成本低廉。

附图说明