[发明专利]大型开口射流风洞超声速定总压连续变马赫数控制方法

权利要求书

1.大型开口射流风洞超声速定总压连续变马赫数控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.获取风洞主气流调压阀特性曲线簇；

通过理论分析，或根据实际运行测试，获得该风洞连续变马赫数范围内一定马赫数间隔的调压阀阀门特性曲线簇；

S2.风洞试验准备；

确定相关试验流程和试验参数，试验参数包括初始马赫数、最终马赫数、目标总压；风洞喷管型面置于初始马赫数所对应的型面；

S3.风洞充压；

以开环控制方式将调压阀打开至预置开度，预置开度根据初始马赫数、当前气源压力、以及获取初始马赫数的阀门特性曲线；待风洞实际总压达到目标总压的90%~98%时，风洞充压完成；

S4.总压和气源压力采集；

风洞试验过程中，风洞控制程序持续采集气源压力和稳定段总压；得到的气源压力和稳定段总压进行滑动平均值滤波，得到准确的滤波后的气源压力和稳定段总压；

S5.总压复合控制；

将风洞充压的开环控制方式转换为总压复合控制，即总压前馈+反馈的复合控制模式，按照总压复合控制算法计算调压阀目标阀位，分为前馈控制部分和增量PID控制部分；

前馈控制部分包括以下计算步骤：

S51.根据喷管控制系统反馈的喷管实时型面马赫数，预测下个控制周期喷管型面马赫数；

；

式中，表示前一个控制周期，表示当前控制周期，表示下一个控制周期；

S52.风洞试验参数库中保存有若干试验马赫数Ma对应的阀门特性曲线簇；通过插值计算对应的阀门调压特性曲线，对应的阀门调压特性曲线；

根据当前滤波后的气源压力，预测下个控制周期滤波后的气源压力：

；

S53.根据连续两个控制周期的气源压力、，计算阀门前馈补偿量：

；

S6.计算调压阀目标阀位：

；

其中，为调压阀当前阀位，为阀位反馈控制量；

S7.调压阀阀位控制；

调压阀控制系统将调压阀阀位调节至目标阀位；

S8.风洞控制程序根据步骤S4获得的滤波后的总压的时间历程曲线，判断风洞流场是否稳定，如果风洞流场稳定，进行连续变马赫数，风洞流场控制系统发送变马赫数指令给喷管型面控制系统，喷管型面控制系统接收到指令后调节喷管型面从初始马赫数到最终马赫数，并且将实时型面马赫数反馈至风洞流场控制系统；同时，风洞测量系统采集试验数据；

S9.改变试验模型状态，重复步骤S3~S8，直至完成预先设置的试验内容；

S10.风洞关车；喷管型面马赫数到达最终马赫数后，调压阀目标阀位设置为零，调压阀控制系统关闭调压阀，风洞关车。

2.根据权利要求1所述的大型开口射流风洞超声速定总压连续变马赫数控制方法，其特征在于，所述的步骤S4中的滤波方式为滑动平均值滤波，稳定段总压的滤波窗口为10~20，气源压力的滤波窗口为10~30。

3.根据权利要求1所述的大型开口射流风洞超声速定总压连续变马赫数控制方法，其特征在于，所述的步骤S5中的增量PID控制部分需要计算阀位反馈控制量，即计算增量PID控制部分带来的阀位反馈控制量，也就是调压阀位置的反馈控制量：

其中，、、分别为比例系数、积分系数、微分系数，、、通过风洞校准试验获得，存储在风洞试验参数数据库中；，为总压控制误差。