[发明专利]一种制冷加热系统半物理仿真试验方法

摘要

一种制冷加热系统半物理仿真试验方法，属于大型民机环境控制领域设计技术。试验系统包括制冷加热控制器、一套真实制冷组件和激励仿真台，步骤如下：第一，将上述部件通过导线连接；第二，在激励仿真台中搭建制冷组件物理仿真模型，将真实制冷组件出口的温度值和流量值传递给制冷组件物理仿真模型；第三，在激励仿真台中搭建座舱物理仿真模型，计算出座舱温度；第四，激励仿真台将座舱温度传递给制冷加热控制器，制冷加热控制器计算出温度控制活门的控制率。本发明优点是：可以及早发现系统设计中的缺陷，大大的降低试验的风险，缩短系统附件的加工周期，减少系统附件的数量，本发明可以验证整个系统的性能指标及可靠性，调整系统参数和控制规律。

主权项

1.一种制冷加热系统半物理仿真试验方法，其特征在于，试验系统包括制冷加热控制器、一套真实制冷组件，激励仿真台三部分，制冷加热控制器，用于采集传感器数值，接收激励仿真台传递的参数，调用控制器中固有的控制率，进行计算，以驱动控制系统中电动活门的开闭及开度；制冷加热控制器具有如下部件：1)CPU；2)数据存储器，支持数据校验；3)USER Flash^TM存储器；4)SYSTEM Flash^TM存储器；5)非易失存储器；6)定时器；7)看门狗；8)以太网接口；9)温度传感器输入接口；10)压力传感器输入接口；11)流量传感器输入接口；12)温度控制活门输出通道接口；13)电源模块；14)机箱。制冷组件包括导管、散热器、压气机、涡轮、温度控制活门、制冷组件出口温度传感器、制冷组件出口流量传感器，驾驶舱管路温度传感器、货舱管路温度传感器、驾驶舱管路流量传感器、货舱管路流量传感器；激励仿真台，用于采集传感器数值，通过运算计算出座舱的温度值；激励仿真台配置适当的硬件系统与软件系统，实现对另一套真实制冷组件的模拟以及座舱物理仿真模型的搭建。激励仿真台硬件选用流量采集模块和温度采集模块完成对驾驶舱管路流量、货舱管路流量、驾驶舱配平管路流量、货舱配平管路流量、驾驶舱管路温度和货舱管路温度的测量，根据座舱温度模型传递函数将这些测量值参与计算，得出驾驶舱区域温度和货舱区域温度值，通过三线电阻仿真板卡将相应的温度值送给制冷加热控制器。试验步骤如下：第一，将上述制冷加热控制器、一套真实制冷组件和激励仿真台通过导线连接；制冷加热控制器通过导线与真实制冷组件中的温度控制活门和制冷组件出口温度传感器连接，温度控制活门的开度由制冷加热控制器控制；同时，制冷加热控制器与激励仿真台通过硬件接口连接，制冷加热控制器接收激励仿真台的仿真信号；激励仿真台通过导线与真实制冷组件中的制冷组件出口流量传感器和制冷组件出口温度传感器连接。并且，激励仿真台设置有硬件输出接口，可以与制冷加热控制器对接。第二，在激励仿真台中搭建制冷组件物理仿真模型，采集真实制冷组件出口的温度值和流量值，并将真实制冷组件出口的温度值和流量值传递给制冷组件物理仿真模型；制冷组件物理仿真模型出口的温度值＝真实制冷组件出口的温度值制冷组件物理仿真模型出口的流量值＝真实制冷组件出口的流量值第三，在激励仿真台中搭建座舱物理仿真模型，采集真实制冷组件中驾驶舱管路和货舱管路的温度值和真实制冷组件中驾驶舱管路和货舱管路出口的流量值，并将上述温度值和流量值传递给激励仿真台的座舱物理仿真模型，座舱物理仿真模型根据输入的温度值和流量值，计算出座舱温度；供气量Q(座舱输入流量值)＝(驾驶舱管路出口的流量值+货舱管路出口的流量值)*2供气量Q＝驾驶舱供气量+货舱供气量驾驶舱供气量＝驾驶舱管路出口的流量值*2货舱供气量＝货舱管路出口的流量值*2座舱温度模型建立公式：假设不考虑座舱舱壁的储热和内部座椅及人员的蓄热，即舱壁吸收热量和放出的热量相同θ_入——供入座舱的气体温度；θ_t——座舱的温度。传递函数W(s)=Y(s)X(s)=nCvVCVVs+nCVV=11/ns+1···(2)]]>n为换气效率，为座舱供气量Q和座舱容积V的比。第四，座舱物理仿真模型将计算得出的座舱温度传递给制冷加热控制器，制冷加热控制器根据座舱温度和座舱温度设定值之间的差计算出温度控制活门的控制率。