CN110745224A - 应用于快速上浮脱险装置控制系统的自动加压控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于快速上浮脱险装置控制系统的自动加压控制方法，包括如下步骤：启动自动加压控制任务，进入自动加压预处理连锁控制；确定系统安全可用后，进入自动预注水过程控制；预注水水位到达预定水位后，启动压力控制智能算法，自动解算海水流量调节阀开度指令，控制海水流量调节阀开度到达指令值；当桶内海水压力与舷外海水压力达到平衡后，计算机输出开启上盖指令，当上盖完全开启后，逃生人员上浮出舱；人工关闭上盖，开始执行自动疏水过程控制；当桶内水位下降到最低水位开关处时，结束本次自动加压脱险控制任务。本发明能够实现紧急情况下艇员安全、快速脱险的目的。

Description

应用于快速上浮脱险装置控制系统的自动加压控制方法
技术领域
本发明属于潜艇脱险控制系统技术领域，更具体的说是涉及一种应用于快速上浮脱险装置控制系统的自动加压控制方法。
背景技术
目前现役艇装备的快速上浮脱险装置控制系统的自动加压控制采用的是开环控制，控制精度低、可靠性差，控制品质容易受到部件特性或其它因素的影响，极端情况下要求的性能指标得不到满足；快速上浮脱险装置控制系统中通气阀、减压阀、疏水阀和上盖启闭装置都只有手动控制功能，快速上浮脱险过程自动化程度和脱险效率较低，单人脱险用时较长，不利于紧急情况下全员的快速脱险。此外，脱险过程中的一些危险操纵动作缺乏连锁保护机制，不能为脱险人员提供足够的人身安全保障。
因此，如何提供一种应用于快速上浮脱险装置控制系统的自动加压控制方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种应用于快速上浮脱险装置控制系统的自动加压控制方法，能够实现紧急情况下艇员安全、快速脱险的目的。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种应用于快速上浮脱险装置控制系统的自动加压控制方法，包括如下步骤：
启动自动加压控制任务，进入自动加压预处理连锁控制；确定系统安全可用后，进入自动预注水过程控制；预注水水位到达预定水位后，启动压力控制智能算法，自动解算海水流量调节阀开度指令，控制海水流量调节阀开度到达指令值；当桶内海水压力与舷外海水压力达到平衡后，计算机输出开启上盖指令，当上盖完全开启后，逃生人员上浮出舱；人工关闭上盖，开始执行自动疏水过程控制；当桶内水位下降到最低水位开关处时，结束本次自动加压脱险控制任务。
优选的，所述自动加压预处理连锁控制的方法为：在启动加压前，自动检查上盖、疏水阀、减压阀、通气阀、下位水位开关状态，自动控制上盖、疏水阀、减压阀为关闭状态，通气阀为打开状态。
优选的，所述自动预注水过程控制的方法为：在进入正式加压前，计算预先向快漂桶内注入海水的体积，然后自动控制海水流量调节阀开角，向快漂桶内注入指定体积的海水。能够保证加压过程结束后，快漂桶内气垫位于合适的高度。这一方面提高了逃生人员的舒适感，另一方面缩短了逃生人员在高压危险环境下的暴露时间，提高了脱险效率和安全性。
优选的，所述压力控制智能算法，控制海水流量调节阀开角，采用的算法为：
δc＝f1(t,P0)+f2(t,P0,Pt)
其中，t表示时间，P0表示海水背压，Pt表示快漂桶内反馈压力，δc表示开角指令，f1(t,P0)表示与海水背压和时间相关的预置开度指令，f2(t,P0,Pt)表示根据实时压差信号解算的实时补偿开度修正量。
既能保障压力控制安全边界，又能自适应部件性能参数的差异，确保加压过程中桶内压力变化满足人体理想加压曲线要求的同时，又能保障设备安全、可靠运行。
优选的，所述自动疏水过程控制方法为：输出疏水阀控制指令，控制疏水阀动作，使桶内海水快速排干，提高了装置的自动化程度，降低了操作人员的劳动强度。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的一种应用于快速上浮脱险装置控制系统的自动加压控制方法，增加了自动加压预处理连锁控制；实现了预注水过程的自动控制；加压过程采用压力控制智能算法实现了闭环控制，确保加压过程中桶内压力变化满足人体理想加压曲线的要求；疏水过程实现了自动控制。该种控制方法，提高了快速上浮脱险装置的安全性和逃生效率，为紧急情况下的艇员生命安全提供有力保障。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明的自动加压过程控制流程图；
图2附图为本发明的海水流量调节阀固定开角指令曲线(海水背压1MPa)；
图3附图为本发明海水流量调节阀固定开角指令曲线(海水背压0.5MPa)；
图4附图为本发明的加压仿真过程的实际和理想压力曲线；
图5附图为本发明的的加压仿真过程的压力偏差曲线；
图6附图为本发明的加压仿真过程的海水流量调节阀实际开角曲线；
图7附图为本发明的加压仿真过程的快漂桶内液位高度曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅附图1，本发明提供了一种应用于快速上浮脱险装置控制系统的自动加压控制方法，包括如下步骤：
启动自动加压控制任务，进入自动加压预处理连锁控制；确定系统安全可用后，进入自动预注水过程控制；预注水水位到达预定水位后，启动压力控制智能算法，自动解算海水流量调节阀开度指令，控制海水流量调节阀开度到达指令值；当桶内海水压力与舷外海水压力达到平衡后，计算机输出开启上盖指令，当上盖完全开启后，逃生人员上浮出舱；人工关闭上盖，开始执行自动疏水过程控制；当桶内水位下降到最低水位开关处时，结束本次自动加压脱险控制任务。
自动加压预处理连锁控制的方法为：在启动加压前，自动检查上盖、疏水阀、减压阀、通气阀、下位水位开关状态，自动控制上盖、疏水阀、减压阀为关闭状态，通气阀为打开状态。这些部件的连锁控制有助于保障脱险过程的安全性和后续加压过程的有效性。
自动预注水过程控制的方法为：在进入正式加压前，计算预先向快漂桶内注入海水的体积(换算成液位高度)，然后自动控制海水流量调节阀开角，经过解算预先向快漂桶内注入指定体积的海水。能够保证加压过程结束后，快漂桶内气垫位于合适的高度，提高了控制精度和装置的自动化程度。这一方面提高了逃生人员的舒适感，另一方面缩短了逃生人员在高压危险环境下的暴露时间，提高了脱险效率和安全性。
压力控制智能算法，控制海水流量调节阀开角，采用的算法为：
δc＝f1(t,P0)+f2(t,P0,Pt)
其中，t表示时间，P0表示海水背压，Pt表示快漂桶内反馈压力，δc表示开角指令，f1(t,P0)表示与海水背压和时间相关的预置开度指令，f2(t,P0,Pt)表示根据实时压差信号解算的实时补偿开度修正量。
为了提高控制算法的可靠性，当压力传感器失效时，控制函数为：
δc＝f1(t,P0)
函数f1(t,P0)由理论分析计算，并根据试验数据进行修正。
P0＝1MPa时的f1(t,P0)曲线如图2所示。
P0＝0.5MPa时的f1(t,P0)曲线如图3所示。
海水流量调节阀的控制采用固定开角加在线补偿修正的控制策略，在保障系统高可靠性的同时大幅提升了压差控制精度，仿真曲线如图4、图5、图6、图7所示。
压力控制智能算法既能保障压力控制安全边界，又能自适应部件性能参数的差异，确保加压过程中桶内压力变化满足人体理想加压曲线要求的同时，又能保障设备安全、可靠运行。
当桶内压力与舷外海水压力达到平衡后，控制系统将自动打开舱盖，逃生人员快速离舱。当艇内操纵人员通过桶外摄像头观察，确认逃生人员已经出桶的情况下，人工关闭舱盖。
自动疏水过程控制方法为：在确认逃生人员安全离舱并关闭桶盖后，需要排空桶内海水，以便实施下一项单人脱险任务。控制系统采用自动方式控制疏水过程，输出疏水阀控制指令，控制疏水阀动作，使桶内海水快速排干，提高了装置的自动化程度，降低了操作人员的劳动强度，提高了单人脱险效率。
本发明提供的一种应用于快速上浮脱险装置控制系统的自动加压控制方法，增加了自动加压预处理连锁控制；实现了预注水过程的自动控制；加压过程采用压力控制智能算法实现了闭环控制，确保加压过程中桶内压力变化满足人体理想加压曲线的要求；疏水过程实现了自动控制。该种控制方法，提高了快速上浮脱险装置的安全性和逃生效率，为紧急情况下的艇员生命安全提供有力保障。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种应用于快速上浮脱险装置控制系统的自动加压控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
启动自动加压控制任务，进入自动加压预处理连锁控制；确定系统安全可用后，进入自动预注水过程控制；预注水水位到达预定水位后，启动压力控制智能算法，自动解算海水流量调节阀开度指令，控制海水流量调节阀开度到达指令值；当桶内海水压力与舷外海水压力达到平衡后，计算机输出开启上盖指令，当上盖完全开启后，逃生人员上浮出舱；人工关闭上盖，开始执行自动疏水过程控制；当桶内水位下降到最低水位开关处时，结束本次自动加压脱险控制任务。
2.根据权利要求1所述的一种应用于快速上浮脱险装置控制系统的自动加压控制方法，其特征在于，所述自动加压预处理连锁控制的方法为：在启动加压前，自动检查上盖、疏水阀、减压阀、通气阀、下位水位开关状态，自动控制上盖、疏水阀、减压阀为关闭状态，通气阀为打开状态。
3.根据权利要求2所述的一种应用于快速上浮脱险装置控制系统的自动加压控制方法，其特征在于，所述自动预注水过程控制的方法为：在进入正式加压前，计算预先向快漂桶内注入海水的体积，然后自动控制海水流量调节阀开角，向快漂桶内注入指定体积的海水。
4.根据权利要求1或3所述的一种应用于快速上浮脱险装置控制系统的自动加压控制方法，其特征在于，所述压力控制智能算法，控制海水流量调节阀开角，采用的算法为：
δc＝f1(t,P0)+f2(t,P0,Pt)
其中，t表示时间，P0表示海水背压，Pt表示快漂桶内反馈压力，δc表示开角指令，f1(t,P0)表示与海水背压和时间相关的预置开度指令，f2(t,P0,Pt)表示根据实时压差信号解算的实时补偿开度修正量。
5.根据权利要求1所述的一种应用于快速上浮脱险装置控制系统的自动加压控制方法，其特征在于，所述自动疏水过程控制方法为：输出疏水阀控制指令，控制疏水阀动作，使桶内海水快速排干。
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