[发明专利]一种变温变角度的冲击试验控制方法

权利要求书

1.一种变温变角度的冲击试验控制方法，实现该控制方法的冲击试验装置包括加热及保温装置、自动对开门装置、试件装夹及角度调节装置和传感检测及控制装置；加热及保温装置的侧部安装有自动对开门装置；试件装夹及角度调节装置安装在加热及保温装置内部，用以调整试件的装夹位置及角度位置；传感检测及控制装置安装在加热及保温装置的试件处，用以记录试件冲击试验的相关参数；抗冲击外壳的侧部设有冲击装置；

其特征在于：第一阶段为加热试件阶段：将本装置放置在冲击试验台前，确立冲击位置；通过上位机输出指令，第一步进电机启动，齿条门打开，通过螺栓将试件固定于可旋转夹具上，在试件表面贴附应变片及热电偶，上位机控制齿条对开门关闭，在控制系统操作界面上设定加热温度，加热装置启动，通过热电偶观测试件表面温度，当试件表面温度接近所需温度，炉膛内温度进行PID调节，电阻丝功率自动升降，直至试件表面温度趋于稳定加热结束，进入第二阶段；同时高压气源通过输气管给冲击气泵压入高压气体，做好冲击准备，此时进行气压PID调节，上位机设定所需气压值，通过输气管前端的压力传感器反馈信号，检测高压气源的压力并进行修正，使输出压力趋于稳定；

第二阶段为冲击试验阶段：在冲击试验前可调整试件冲击角度，利用上位机控制第二步进电机联动可旋转试件夹具，达到所需角度后停止，进行弹道冲击试验，弹体从冲击管射出冲击试件，夹具后弹体回收箱可回收破碎的试件材料及弹体，贴附于试件表面的应变片采集应力应变信号反馈至应力应变仪，经应力应变仪分析与处理，上传试验数据至单片机控制系统，高速摄影机采集图像信号传输至单片机控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种变温变角度的冲击试验控制方法，其特征在于：加热及保温装置的电阻丝炉膛内温度PID控制至少需要一个热电偶，所述热电偶贴附于试件表面，采集温度信号放大、滤波后，输入至单片机控制系统。

3.根据权利要求2所述的一种变温变角度的冲击试验控制方法，其特征在于：所述电阻丝炉膛内温度PID控制采用PID闭环控制，控制方法基于位置式PID算法。

4.根据权利要求3所述的一种变温变角度的冲击试验控制方法，其特征在于：电阻丝炉膛内温度控制方法，其包括以下步骤：

1)预先设定试件所需加热的温度；

2)附于试件表面的热电偶实时反馈温度信号至PWM控制器；

3)PWM控制器计算实际温度与预设温度的偏差值，根据偏差值进行PID运算，得到PWM信号占空比调节量；

4)PWM信号占空比调节量转换为模拟电流信号，加载到加电阻丝两端，从而控制加热功率，使温度以偏差控制在预设值。

5.根据权利要求1所述的一种变温变角度的冲击试验控制方法，其特征在于：冲击台气压控制采用PID闭环控制方法，控制方法基于位置式PID算法实现。

6.根据权利要求5所述的一种变温变角度的冲击试验控制方法，其特征在于：冲击台气压的控制方法，包括以下步骤：

1)预先设定高压气源压力；

2)高压气源输气管的压力传感器实时反馈气压信号至PWM控制器；

3)PWM控制器计算实际气压与预设气压的偏差值，根据偏差值进行PID运算，得到PWM信号占空比调节量；

4)PWM信号占空比调节量转换为控制量调节高压气源压力调节阀，使气压稳定于预设值。

7.根据权利要求1所述的一种变温变角度的冲击试验控制方法，其特征在于：单片机控制系统选用STC89C52单片机作为整个装置的中央处理模块。

8.根据权利要求1所述的一种变温变角度的冲击试验控制方法，其特征在于：电阻丝炉膛内温度PID控制至少需要一个热电偶，所述热电偶贴附于试件表面，采集温度信号放大、滤波后，输入至单片机控制系统。