[发明专利]一种姿控动力系统热环境模拟试验热流控制系统及方法

说明书

本发明属于航天发动机环境模拟技术领域，具体涉及一种姿控动力系统热环境模拟试验热流控制系统及方法，解决了现有技术中灯阵热流密度控制连续性和可靠性不足，且过程中若热流测量出现较大偏离没有预警和应急处理的技术问题，其中，系统由上位机、控温仪、可控硅功率输出器和温度/热流传感器组成。控温仪采集试件的热流/温度值，与接收来自上位机的热流值进行比较，采用PID控制算法控制可控硅功率输出器的输出功率，同时将采集到的热流/温度值反馈给上位机进行数据保存、处理。控制方法包括开环控制、以及在热流值或可控硅功率输出器输出电压出现较大偏差时，可由闭环控制切换为开环控制。

技术领域

本发明属于航天发动机环境模拟技术领域，具体涉及一种姿控动力系统热环境模拟试验热流控制方法方法及系统。

背景技术

热环境模拟试验中多采用红外灯阵进行加热，其优点在于加热速率快，通过调节输入电压开度即可调整其加热功率。部分姿控动力系统整机试验时，根据试验任务要求，在地面防隔热试验中，需对轨控舱进行分区热流加载，热载荷加载区域分为迎风面锥段、迎风面柱段、背风面锥段和背风面柱段，共四个区域。辐射加热试验时间一般不小于500s。

目前，热环境模拟试验中仍存在以下问题：

1)灯阵热流密度的控制不具备闭环控制、开环控制及闭环迅速切换开环控制功能，试验过程中热流加载的连续性及可靠性无法保障；

2)未设置故障预警系统，不能实时显示目标热流曲线和加载电压换算的热流曲线，无法对试验过程中12个分区的真实热流载荷实时监视，当出现较大偏离时，无法将相应分区切换至开环。

发明内容

本发明的主要目的是在于解决现有技术中灯阵热流密度控制连续性和可靠性不足，且过程中若热流测量出现较大偏离没有预警和应急处理的技术问题，提供一种姿控动力系统热环境模拟试验热流控制系统及方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种姿控动力系统热环境模拟试验热流控制系统，其特殊之处在于，包括：上位机、控温仪、可控硅功率输出器、以及红外灯阵；

所述上位机用于不同时刻的热流值及热流计采集的热流值，通过查询对应关系表将热流值转换为可控硅功率输出器输出的百分比，并将可控硅功率输出器输出的百分比发送给控温仪；对应关系表是通过标定红外灯阵各分区不同时刻的热流值与可控硅功率输出器输出的百分比的对应关系得到；

所述控温仪通过模拟量控制将可控硅功率输出器输出的百分比发送给可控硅功率输出器；

所述可控硅功率输出器用于输出对应功率对红外灯阵进行加电；

所述红外灯阵用于对待测试件进行加热，待测试件的表面设置有热流计。

进一步地，温控仪与上位机采用RS-485总线通信，经串口服务器将485串口转换为LAN接口传送，RS-485总线通信输出在通讯和接收状态下，均为高阻状态。

一种如上所述姿控动力系统热环境模拟试验热流控制系统的控制方法，其特殊之处在于，所述控制方法为分区控制，包括以下步骤：

步骤1，对待测试件表面进行分区，并分别对每个区内不同时刻的热流值与可控硅功率输出器输出的百分比之间的关系进行标定，得到每个区不同时刻的预设热流值；

步骤2，将每个区不同时刻的预设热流值输入至上位机；

步骤3，上位机根据不同时刻的预设热流值和安装于待测试件表面的热流计采集的热流值，通过PID控制算法计算得到可控硅功率输出器输出的百分比；

步骤4，上位机将可控硅功率输出器输出的百分比发送至控温仪；

步骤5，控温仪通过模拟量控制将可控硅功率输出器输出的百分比发送至可控硅功率输出器；