CN110888383A - 一种多点气体载荷同步协调加载控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多点气体载荷同步协调加载控制系统，属于结构强度试验及验证技术领域，该系统包括多个单通道加载结构、气源、放大器、数据采集器、A/D转换器、数据采集控制系统和计算机控制平台，由计算机控制平台用于接收数据采集控制系统中采集的每个通道载荷的实时压力值，并判断压力值是否达到给定值，如果达到给定值则反馈给数据采集控制系统，由数据采集控制系统控制电磁阀关闭；如果未达到给定值则由计算机通过数据采集控制系统来自动控制电磁阀的开关，完成给定载荷的同步协调分级加载。该系统解决了飞行器等结构件的内部载荷协调加载的问题，为结构件的强度设计提供更科学精准的验证手段。

Description

一种多点气体载荷同步协调加载控制系统

技术领域

本发明涉及结构强度试验及验证技术领域，尤其涉及一种多点气体载荷同步协调加载控制系统。

背景技术

目前国内外各类飞行器等产品结构件在地面进行静力及疲劳力学试验时，其加载设备主要由液压伺服系统组成，它通过特殊连接装置(粘贴胶布带等方式)来完成实现模拟真实气动载荷，但结构件内部载荷，如油箱、座舱等内部装置无法进行加载，特别是当一个结构件有多个内部载荷，并且多个内部载荷相互关联时，更无法完成该载荷的施加。

现阶段采用的液压伺服加载系统对多种内部载荷无法实现自动控制加载存在如下缺点：

1.对飞行器等结构件的内部载荷，如油箱、座舱等无法加载；

2、液压伺服加载系统的每个加载点，由于加载面积小，这样就得增加加载点，过多的加载点中每两个点之间是不连续的，它不能真实的模拟结构件产品在运动过程当中的连贯的气流变化。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种多点气体载荷同步协调加载控制系统。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种多点气体载荷同步协调加载控制系统，其结构框图如图1所示，包括：多个单通道加载结构、气源、放大器、数据采集器、A/D转换器、数据采集控制系统和计算机控制平台；

所述单通道加载结构包括：载荷、压力传感器和电磁阀；

所述压力传感器与载荷体内部连接，用于实时监测载荷内部的压力值；

所述气源、电磁阀和载荷依次相互连接，气源给载荷充气加载时，由电磁阀的开启和关断来控制载荷内的充气量；

所述压力传感器、放大器、数据采集器、A/D转换器和数据采集控制系统依次相互连接，放大器对压力传感器采集到的实时压力值进行放大传输给数据采集器，然后由A/D转换器将采集到的模拟信号转为数字信号传输到数据采集控制系统中；

所述计算机控制平台用于接收数据采集控制系统中采集的实时压力值，并判断压力值是否达到给定值，如果达到给定值则反馈给数据采集控制系统，由数据采集控制系统控制电磁阀关闭；如果未达到给定值则由计算机通过数据采集控制系统来自动控制电磁阀的开关，完成给定载荷的协调加载。

所述多个单通道加载结构中每个通道的载荷之间在加载过程中为同步协调分级加载，其流程如图2所示，包括如下步骤：

步骤1：将加载的载荷目标值按比例分成若干阶段载荷，即分成了若干级，确定每级的载荷定额及协调误差值；

步骤2：在加载第i级时，压力传感器实时采集所有通道的载荷值，将所有通道的载荷值两两进行比较，计算出每两个通道间载荷值相差的百分比；

步骤3：判断每两个通道间载荷值相差的百分比是否在步骤1设置的第i级的协调误差范围之内，如果在范围内则各通道的电磁阀均处于开启状态，各个通道正常加载；如果不在范围内则由计算机控制系统各个通道的电磁阀自动开关，并等待所有通道的载荷值相差的百分比都在设置的第i级的协调误差范围之内；

步骤4：判断每个通道的实时载荷值是否达到第i级的载荷定额，如果未达到载荷定额，电磁阀处于开启状态，持续充气；如果达到载荷定额，电磁阀关闭，由计算机控制平台控制进行下一个分级载荷的加载，此时i＝i+1；

步骤5：重复执行步骤3和步骤4，直到加载完所有分级，每个通道的载荷都达到载荷目标值。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、本发明提供的一种多点气体载荷同步协调加载控制系统能够解决各类飞行器等结构件的内部载荷的同步协调分级加载。对飞行器等结构件的结构强度及结构强度设计，提供了更科学精准的验证手段。

2、本发明可以实现“囊式”加载，能够改变现有的在试验件上做工艺处理(粘贴胶布带等，使试验件额外增加了一些负荷)的加载方式，使试验件数据更加精准。

附图说明

图1为本发明一种多点气体载荷同步协调加载控制系统的结构框图；

图2为本发明同步协调分级加载的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本实施例以某型飞行器油箱槽的静力试验为例，该型飞行器全机共有13个油箱槽，在飞行过程中，每个油箱槽的载荷谱都是不同的，且这13个油箱槽为关联结构。本实施例的方法如下所述。

根据本实施例的飞行器加载结构，提供一种多点气体载荷同步协调加载控制系统，包括：13个单通道加载结构、气源、放大器、数据采集器、A/D转换器、数据采集控制系统和计算机控制平台；

所述单通道加载结构包括：载荷、压力传感器和电磁阀；本实施例中13个单通道加载结构中的载荷分别表示为P1、P2、…P13；

所述压力传感器与载荷体内部连接，用于实时监测载荷内部的压力值；

所述气源、电磁阀和载荷依次相互连接，气源给载荷充气加载时，由电磁阀的开启和关断来控制载荷内的充气量；

所述压力传感器、放大器、数据采集器、A/D转换器和数据采集控制系统依次相互连接，放大器对压力传感器采集到的实时压力值进行放大传输给数据采集器，然后由A/D转换器将采集到的模拟信号转为数字信号传输到数据采集控制系统中；

所述计算机控制平台用于接收数据采集控制电路中采集的实时压力值，并判断压力值是否达到给定值，如果达到给定值则反馈给数据采集控制系统，由数据采集控制系统控制电磁阀关闭；如果未达到给定值则由计算机通过数据采集控制系统来自动控制电磁阀的开关，完成给定载荷的协调加载。

所述多个单通道加载结构中每个通道的载荷之间在加载过程中为同步协调分级加载，其流程如图2所示，包括如下步骤：

步骤1：将加载的载荷目标值按比例分成若干阶段载荷，本实施例中分成了14级加载，每级的加载目标值分别为0％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、67％、70％、80％、90％、100％、105％、P_极限％，每级的协调误差值均为2％；

步骤2：在加载第i级时，压力传感器实时采集所有通道的载荷值，将所有通道的载荷值两两进行比较，计算出每两个通道间载荷值相差的百分比；

步骤3：判断每两个通道间载荷值相差的百分比是否在2％之内，如果在范围内则各通道的电磁阀均处于开启状态，各个通道正常加载；如果不在2％范围内则由计算机控制系统各个通道的电磁阀自动开关，并等待所有通道的载荷值相差的百分比都在2％范围之内；

步骤4：判断每个通道的实时载荷值是否达到第i级的载荷定额，如果未达到载荷定额，电磁阀处于开启状态，持续充气；如果达到载荷定额，电磁阀关闭，由计算机控制平台控制进行下一个分级载荷的加载，此时i＝i+1；

步骤5：重复执行步骤3和步骤4，直到加载完所有分级，每个通道的载荷都达到载荷目标值。

Claims (3)

1.一种多点气体载荷同步协调加载控制系统，其特征在于：包括多个单通道加载结构、气源、放大器、数据采集器、A/D转换器、数据采集控制系统和计算机控制平台；

所述单通道加载结构包括：载荷、压力传感器和电磁阀；

所述压力传感器与载荷体内部连接，用于实时监测载荷内部的压力值；

所述气源、电磁阀和载荷依次相互连接，气源给载荷充气加载时，由电磁阀的开启和关断来控制载荷内的充气量；

所述压力传感器、放大器、数据采集器、A/D转换器和数据采集控制系统依次相互连接，放大器对压力传感器采集到的实时压力值进行放大传输给数据采集器，然后由A/D转换器将采集到的模拟信号转为数字信号传输到数据采集控制系统中；

所述计算机控制平台用于接收数据采集控制系统中采集的实时压力值，并判断压力值是否达到给定值，如果达到给定值则反馈给数据采集控制系统，由数据采集控制系统控制电磁阀关闭；如果未达到给定值则由计算机通过数据采集控制系统来自动控制电磁阀的开关，完成给定载荷的协调加载。

2.根据权利要求1所述的一种多点气体载荷同步协调加载控制系统，其特征在于：所述多个单通道加载结构中每个通道的载荷之间在加载过程中为同步协调分级加载。

3.根据权利要求2所述的一种多点气体载荷同步协调加载控制系统，其特征在于：所述同步协调分级加载的过程如下：

步骤1：将加载的载荷目标值按比例分成若干阶段载荷，即分成了若干级，确定每级的载荷定额及协调误差值；

步骤2：在加载第i级时，压力传感器实时采集所有通道的载荷值，将所有通道的载荷值两两进行比较，计算出每两个通道间载荷值相差的百分比；

步骤3：判断每两个通道间载荷值相差的百分比是否在步骤1设置的第i级的协调误差范围之内，如果在范围内则各通道的电磁阀均处于开启状态，各个通道正常加载；如果不在范围内则由计算机控制系统各个通道的电磁阀自动开关，并等待所有通道的载荷值相差的百分比都在设置的第i级的协调误差范围之内；

步骤4：判断每个通道的实时载荷值是否达到第i级的载荷定额，如果未达到载荷定额，电磁阀处于开启状态，持续充气；如果达到载荷定额，电磁阀关闭，由计算机控制平台控制进行下一个分级载荷的加载，此时i＝i+1；

步骤5：重复执行步骤3和步骤4，直到加载完所有分级，每个通道的载荷都达到载荷目标值。

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