[发明专利]一种用于低氧环境试验的控制系统

权利要求书

1.一种用于低氧环境试验的控制系统，包括操作计算机、控制器、控制回路、传感器；其特征在于，所述控制器包括控制器主站、控制器从站、从站扩展模块；所述控制回路包括供气压力控制回路、水浴汽化器控制回路、加热模块冷却控制回路、压力控制回路、温度控制回路、氧浓度控制回路；所述传感器包括环境氧浓度传感器、环境温度传感器、环境压力传感器；操作计算机与控制器主站之间通过以太网通讯，控制器主站与控制器从站之间通过以太网通讯，控制器从站与从站扩展模块之间通过接口模块通讯；操作计算机对控制器主站发送试验参数并接收控制器主站发送的试验数据，并将试验数据保存至操作计算机的硬盘内；控制器主站直接控制供气压力控制回路和水浴汽化器控制回路，控制器从站直接控制加热模块冷却控制回路、压力控制回路、温度控制回路、氧浓度控制回路，并接收压力传感器和一部分温度传感器的反馈；从站扩展模块接收氧浓度传感器和另一部分温度传感器的反馈。

2.如权利要求1所述的一种用于低氧环境试验的控制系统，其特征在于，供气压力控制回路包括系统增压闭环控制和供气管路压力闭环控制两部分；通过向低温液氮储槽内通入氮气实现系统增压，低温液氮储槽配有低温液氮储槽压力传感器，实时监测低温液氮储槽内的压力，并将压力信号发送至控制器主站，通过闭环控制算法计算控制量，并将控制信号发送至氮气流量调节装置，调节通入低温液氮储槽内的氮气量，实现系统增压闭环控制；氮气通入的管路上安装的氮气管路压力传感器用于监测管路内的氮气压力，控制器主站根据氮气管路压力传感器反馈的压力值，实时调节管路节流装置，达到供气管路压力闭环控制。

3.如权利要求1所述的一种用于低氧环境试验的控制系统，其特征在于，水浴汽化器温度控制回路用于调节水浴汽化器内换热介质温度，水浴汽化器内安装的水浴汽化器温度传感器用于监测水浴汽化器内换热介质温度，并反馈至控制器主站，经过闭环控制算法计算后，控制器主站发送控制信号至水浴汽化器功率调节器，控制加热功率，当水浴汽化器内换热介质温度达到目标温度后，停止加热。

4.如权利要求1所述的一种用于低氧环境试验的控制系统，其特征在于，加热模块冷却控制回路用于控制电动调节阀调节通入加热模块的氮气量，利用氮气热交换，将试验过程中的加热模块进行冷却；每路氮气配有冷却用氮气压力传感器，冷却用氮气压力传感器将管路内的压力以模拟信号的形式反馈至控制器从站，经控制器从站转换为数字信号后，通过以太网发送至控制器主站进行闭环控制运算，计算得出的控制量再经以太网发送至控制器从站，控制器从站发送控制信号至电动调节阀以调节阀门开度，实现管路稳定压力的功能。

5.如权利要求1所述的一种用于低氧环境试验的控制系统，其特征在于，压力控制回路实现试验环境压力闭环控制，试验环境四周布置多个环境压力传感器，环境压力传感器实时监测试验环境压力，并反馈至控制器从站，闭环控制算法选择以压力最大值或压力均值作为闭环控制反馈；控制器从站发送控制信号至环境压力电动调节阀，调节通入试验环境内的氮气，实现试验环境压力稳定的功能。

6.如权利要求1所述的一种用于低氧环境试验的控制系统，其特征在于，温度控制回路实现试验环境温度闭环控制，试验加热过程中，环境温度随之升高，对试验环境内的仪器仪表的正常工作产生影响，所以需保证试验环境温度保持在合理范围内；采用低温液氮作为冷却介质，试验环境四周布置多只环境温度传感器，环境温度传感器监测试验环境温度，并反馈至控制器从站和从站扩展模块，以多个温度值的最大值作为闭环控制反馈，调节低温液氮流量调节阀的开度，控制通入试验环境低温液氮量，实现为试验环境降温的功能。

7.如权利要求1所述的一种用于低氧环境试验的控制系统，其特征在于，氧浓度控制回路实现试验环境氧浓度的闭环控制，根据试验条件，氧浓度控制回路实时调节试验环境氧浓度含量；试验环境四周布置多个环境氧浓度传感器，且每个排风管路内布置一个环境氧浓度传感器；空气通入管路上安装有电动调节阀，控制通入空气量，通过空气与氮气的混合，调整试验环境氧浓度含量；排气管路安装有排气风机，氧浓度控制回路控制排气风机的排气量，实现调节试验环境氧浓度升降速率的功能。

8.一种采用权利要求1～7任一的用于低氧环境试验的控制系统的控制方法，其特征在于，包括：水浴汽化器加热控制、系统增压控制、气体置换控制、加热模块冷却控制、舱内压力控制、舱内氧浓度控制、舱内温度控制；所述控制方法用于飞行器舱环境。