[发明专利]一种电弧风洞流量调节控制系统

说明书

本发明揭示了一种电弧风洞流量调节控制系统，包括上位机、IPC控制器、EtherCAT总线接口模块、模拟量输入模块AI、数字量输入模块DI、数字量输出模块DO、EtherCAT分支模块、EtherCAT扩展模块、主气支路气动球阀组、辅气支路气动球阀组、主气支路调节阀压力模块、辅气支路调节阀压力模块、主气支路电动调节阀、辅气支路电动调节阀、伺服驱动器。本发明涉及一种采用智能PID控制、模糊控制和神经网络的控制系统，实现多变量、变参数台阶控制，提高了系统的稳态精度，误差小于0.05MPa，流量范围可达0.2kg/s～5kg/s，调节精度优于0.1％、增大了负载的调节范围、缩短了系统的调节时间。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，尤其涉及一种电弧风洞流量调节控制系统。

背景技术

电弧风洞是导弹、卫星和宇宙飞船等高超声速飞行器研制的核心试验设备，就是人工制造出一段能够稳定运行的闪电，在高气压条件下将气流瞬间加热，模拟飞行器面临的高温环境。电弧风洞能够持续产生高焓、高超声速试验气流，是高超声速飞行器热防护和热考核重要地面试验设备；电弧通过辐射和对流加热空气，经喷管加速形成高速试验气流、高焓等，目的是模拟飞行器再入时的热环境。工作气体的流量是电弧风洞运行时的主要可控参数之一，它的调节性能良好代表着风洞的性能优劣。随着航天高精度地面试验技术的发展，要求电弧风洞变参数台阶运行以更接近实际地模拟飞行器再入轨道的热环境。而这些轨道大多包含参数变化剧烈区域，为了减小模拟的偏差，要求电弧风洞工作状态及工作气体流量能精准、快速、宽范围变换。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的提出一种电弧风洞流量调节控制系统。

发明内容如下：

一种电弧风洞流量调节控制系统，包括上位机、IPC控制器、 EtherCAT总线接口模块、模拟量输入模块AI、数字量输入模块DI、数字量输出模块DO、EtherCAT分支模块、EtherCAT扩展模块、主气支路气动球阀组、辅气支路气动球阀组、主气支路调节阀压力模块、辅气支路调节阀压力模块、主气支路电动调节阀、辅气支路电动调节阀、伺服驱动器。

在一种可能的实现方式中，所述上位机是和IPC控制器相连，输出 IPC控制器数值及给IPC控制器输入控制指令。

在一种可能的实现方式中，所述IPC控制器一端与上位机相连，一端通过EtherCAT总线接口模块相连，IPC控制器是把上位机控制指令通过IPC控制器编码后传递给EtherCAT总线接口模块和把 EtherCAT总线接口模块得到的指令通过IPC控制器编码后传输给上位机。

在一种可能的实现方式中，所述模拟量输入模块AI一端与 EtherCAT总线接口模块连接，一端分别于主气支路调压阀压力模块、辅气支路调压阀压力模块相连，是采集主、辅气支路调压阀模块的数值。

在一种可能的实现方式中，所述数字量输入模块DI一端与 EtherCAT总线接口模块连接，一端分别于主气支路气动球阀组、辅气支路气动球阀组相连，是采集主、辅气支路气动球阀组开关状态，气动球阀组打开状态反馈给数字量输入模块DI是0，气动球阀组关闭的状态反馈给数字量输入模块DI是1。

在一种可能的实现方式中，数字量输出模块DO一端与EtherCAT 总线接口模块连接，一端分别于主气支路气动球阀组、辅气支路气动球阀组相连，是控制主、辅气支路气动球阀组开关状态，数字量输出模块DO是0就将气动球阀组打开状态，数字量输出模块DO是1就将气动球阀组关闭的状态。

在一种可能的实现方式中，所述伺服驱动器一端与EtherCAT分支模块相连，一端分别于主气支路电动调节阀、辅气支路电动调节阀相连，用于驱动主、辅气支路电动调节阀的开关状态。

在一种可能的实现方式中，所述控制系统包含闭环负反馈回路，实现控制系统的高精度实时调节。