[发明专利]基于气动调节阀的试车台空气流量调节的自动控制方法

说明书

本发明公开了一种基于气动调节阀的试车台空气流量调节的自动控制方法，具体步骤如下：建立所述气动调节阀所在管路的控制模型；将通过临界喷管的空气流量调节转化为对临界喷管内的空气压力调节，进而转化为对临界喷管前的管路内的压力调节；计算当次试验的通过临界喷管的空气流量的目标值对应的每个阀门的目标开度，每个阀门的目标开度均为L，令阀门的开口减小△L后，即L‑△L作为每个阀门的预开度；调节每个阀门的开度至所述预开度L‑△L后，通过工业控制器PLC对阀门的开度进行PID控制，控制阀门的开度逐渐增加，直到达到目标开度L；本发明通过预开度和PID调节相结合的方式快速精准地达到流量调节的目的，可大幅度减少调试时间和气源消耗。

技术领域

本发明属于飞行器地面试验技术领域，具体涉及一种基于气动调节阀的试车台空气流量调节的自动控制方法。

背景技术

自由射流试验台在开展各类型飞行器试验时，试车台需在极短时间内将空气流量调节到位,否则将导致极大的气源消耗。在空气气源固定的情况下，试车台空气流量调节到位的速度一定程度上决定了当次试验的成本及可支持的最大试验时间。发动机试车台空气流量调节的常规方法为经典PID控制或开环公式控制，均存在一定问题。由于流量调节被控对象为气动调节阀，该类阀门存在响应略有迟滞、超调和反向调节特性差的特点，经典PID控制调试极为困难，开环公式控制则存在静态误差大，尤其在气源压力迅速下降时流量偏差会迅速增大。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于气动调节阀的试车台空气流量调节的自动控制方法，通过预开度和PID调节相结合的方式快速精准地达到流量调节的目的，可大幅度减少调试时间和气源消耗。

一种基于气动调节阀的试车台空气流量调节的自动控制方法，该方法的具体步骤如下：

步骤一，建立所述气动调节阀所在管路的控制模型，所述控制模型包括：高压气源、临界喷管及气动调节阀；所述高压气源通过管路与与临界喷管的入口端连接，所述管路的高压气源所在端分为两个以上支路，每个支路上均安装有一个气动调节阀；

步骤二，将通过临界喷管的空气流量调节转化为对临界喷管内的空气压力调节，进而转化为对临界喷管前的管路内的压力调节；

步骤三，计算当次试验的通过临界喷管的空气流量的目标值对应的每个阀门的目标开度，每个阀门的目标开度均相等，均为L，令阀门的开口减小△L后，即L-△L作为每个阀门的预开度；

步骤四，调节每个阀门的开度至所述预开度L-△L后，通过工业控制器PLC对阀门的开度进行PID控制，控制阀门的开度逐渐增加，直到达到目标开度L。

进一步的，所述PID控制的控制算法为离散PID控制算法，表达式为：

式中，k为采样时刻的序号，k＝1，2，…；k_p为比例系数，k_I为积分系数，k_D为微分系数，T为采样总时间，T_I为采样积分时间，T_D为采样微分时间，且k_I＝k_p/T_I，k_D＝k_pT_D；e(j)为第j次采样的输入差值；u(k)为第k采样时刻的输出值，e(k-1)为第k-1时刻所得的偏差信号，e(k)为第k时刻所得的偏差信号。

进一步的，所述控制模型还包括安全阀；所述安全阀安装在管路的未分支的所在端上。

进一步的，在步骤二中，计算通过临界喷管的空气流量q，计算公式如下：

其中，A_S为临界喷管的喉道面积，T_t为临界喷管内的空气总温，K为流量常数；p_t为临界喷管内的空气总压；