[发明专利]一种基于虚拟阀位解算的暂冲式高速风洞调压阀安全控制装置及控制方法

权利要求书

1.一种基于虚拟阀位解算的暂冲式高速风洞调压阀安全控制装置，其特征在于，包括：

风洞，其前端安装有气源压力传感器，风洞稳定段安装有稳定段压力传感器；

控制器，其通过电缆连接有高频响阀，所述高频响阀安装在液压阀组上；伺服油缸，所述液压阀组通过液压管与伺服油缸的无杆腔和有杆腔相接，且所述伺服油缸固定连接有调压阀，所述伺服油缸和调压阀位于风洞内部；

所述伺服油缸内部安装有内置位置传感器，所述调压阀的阀体上安装有外置位置传感器，且所述内置位置传感器、外置位置传感器、气源压力传感器和稳定段压力传感器分别通过电缆与控制器相接；

基于虚拟阀位解算的暂冲式高速风洞调压阀安全控制装置的工作原理为：所述高频响阀根据控制器输出的电流大小驱动伺服油缸运动，伺服油缸推动调压阀运动，从而实现调压阀运动控制；内置位置传感器和外置位置传感器正常状态下负责完成调压阀位置反馈，当内置位置传感器和外置位置传感器出现故障时，控制器立即将反馈切换到虚拟阀位解算算法回路，根据气源压力传感器和稳定段压力传感器分别实时测量的气源压力和风洞稳定段压力实时计算获得压比条件下，虚拟出调压阀的具体位置，并依托该位置，实现风洞总压的闭环控制。

2.一种如权利要求1所述的基于虚拟阀位解算的暂冲式高速风洞调压阀安全控制装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、给定试验条件，包括：风洞洞体条件、马赫数M_i、稳定段压力P₀₁和稳定段压力误差dP；

步骤二、根据气源压力传感器实时测量的气源压力P_A和稳定段压力P₀₁，计算出调压阀高开位置开度S_g1；

步骤三、开始试验，控制器进行基于调压阀阀门位置闭环控制的稳定段压力P₀₁闭环压力控制；

步骤四、实时检测内置位置传感器和外置位置传感器，如果内置外置传感器正常，则继续使用内置位置传感器接入位置反馈回路参与调压阀位置控制；

步骤五、如果内置位置传感器出现异常而外置位置传感器工作正常，则断开内置位置传感器传输给控制器的反馈信号，将外置位置传感器接入位置反馈回路参与调压阀位置控制；

步骤六、如果内置位置传感器和外置位置传感器均出现异常，则断开内置位置传感器和外置位置传感器传输给控制器的反馈信号，控制器直接切换到基于虚拟阀位解算的调压阀阀位安全控制策略；根据气源压力传感器测量的气源压力P_A和给定的稳定段压力P₀₁实时计算压比ε₁，计算方法为：ε₁＝P₀₁/P_A；

步骤七、根据气源压力传感器测量的P_A和实时风洞稳定段压力P₀₂计算压比ε₂，计算方法为：ε₂＝P₀₂/P_A；

步骤八、根据风洞调试数据获得的调压阀阀门位置与压比的函数关系，将ε₁和ε₂分别代入，反算求解获得调压阀实时目标开度S_g和当前实际开度S_r；

步骤九、根据对应的需要调节的调压阀相对位置变化ΔS＝S_g-S_r，经过Δi＝k_pΔS算法调节获得输出控制信号Δi；

步骤十、控制器根据ΔS输出控制信号Δi至高频响应阀，调节调压阀位置；

步骤十一、如此往复循环步骤六～步骤十，进行风洞稳定段压力闭环控制，当|ΔP₀＝P₀₂-P₀₁|≤k·dP时，执行关车流程，其中1≤k＜2。