CN112986038A - 一种热强度试验系统控制方法 - Google Patents

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郑瑶
秦强
张佳斌
赵俊东
张宁
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    • G01N3/60—Investigating resistance of materials, e.g. refractory materials, to rapid heat changes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature

Abstract

本申请属于飞行器防热结构热强度试验领域，特别涉及一种热强度试验系统控制方法。包括：步骤一、获取热强度试验的第一热流曲线，并确定第一热流曲线的热流峰值；步骤二、根据第一热流曲线的热流峰值确定比例前馈系数范围，计算出第一前馈输出值；步骤三、确定控制系统的第一控制输出值，第一控制输出值等于PID输出值与第一前馈输出值的加和；步骤四、控制系统根据第一控制输出值对模拟件进行模拟热强度试验；步骤五、获取模拟热强度试验的第二热流曲线，并根据第二热流曲线对比例前馈系数进行修正，得到修正后的比例前馈系数；步骤六、将修正后的比例前馈系数存储到控制系统中，并通过控制系统对试验件进行正式热强度试验。

Description

一种热强度试验系统控制方法
技术领域
本申请属于飞行器防热结构热强度试验领域，特别涉及一种热强度试验系统控制方法。
背景技术
在热强度试验中，热流控制方式能够直接模拟飞行器在飞行中结构表面与气流之间的净换热量，因此经常采用热流方式进行加热控制。同样，对于表面带烧蚀型防热涂层的结构，由于加热过程中涂层发生一系列的物理-化学变化，理论计算和试验均难得到可信的温度数据，故只能采用热流控制方式进行加热。因此热强度试验中热流的控制精度在很大程度上影响了试验的考核效果。
现有技术的热强度试验中热流的控制还存在控制精度低、响应速度慢的问题。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本申请的目的是提供了一种热强度试验系统控制方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。
本申请的技术方案是：
一种热强度试验系统控制方法，包括：
步骤一、获取热强度试验的第一热流曲线，并确定所述第一热流曲线的热流峰值；
步骤二、根据所述第一热流曲线的热流峰值确定比例前馈系数范围，计算出第一前馈输出值，所述第一前馈输出值等于比例前馈系数与热流命令值的乘积；
步骤三、确定控制系统的第一控制输出值，所述第一控制输出值等于PID输出值与所述第一前馈输出值的加和；
步骤四、控制系统根据所述第一控制输出值对模拟件进行模拟热强度试验；
步骤五、获取模拟热强度试验的第二热流曲线，并根据所述第二热流曲线对所述比例前馈系数进行修正，得到修正后的比例前馈系数；
步骤六、将修正后的比例前馈系数存储到控制系统中，并通过控制系统对试验件进行正式热强度试验。
可选地，步骤二中，根据所述第一热流曲线的热流峰值确定比例前馈系数范围时，保证所述第一前馈输出值为控制系统的控制输出值的60%-70%。
可选地，步骤二中，所述第一前馈输出值为控制系统的控制输出值的65%。
可选地，步骤五还包括：根据修正后的比例前馈系数，计算出第二前馈输出值。
可选地，步骤五中，根据所述第二热流曲线对所述比例前馈系数进行修正时，保证所述第二前馈输出值为控制系统的控制输出值的60%-70%。
可选地，步骤五中，根据所述第二热流曲线对所述比例前馈系数进行修正时，保证所述第二前馈输出值为控制系统的控制输出值的65%。
可选地，步骤六具体包括：
确定控制系统的第二控制输出值，所述第二控制输出值等于PID输出值与所述第二前馈输出值的加和；
控制系统根据所述第二控制输出值对试验件进行正式热强度试验。
发明至少存在以下有益技术效果：
本申请的热强度试验系统控制方法，通过比例前馈热流补偿控制，能够有效提高热流控制系统的响应速度和控制精度，在地面热强度模拟试验中能够在很大程度上提高试验的控制精度，具有很高的应用价值。
附图说明
图1是本申请一个实施方式的热强度试验系统控制方法流程图；
图2是本申请一个实施方式的热强度试验热流曲线示意图；
图3是本申请一个实施方式的热强度试验系统控制方法前馈补偿示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
下面结合附图1至图3对本申请做进一步详细说明。
本申请提供了一种热强度试验系统控制方法，包括以下步骤：
步骤一、获取热强度试验的第一热流曲线，并确定第一热流曲线的热流峰值；
步骤二、根据第一热流曲线的热流峰值确定比例前馈系数范围，计算出第一前馈输出值，第一前馈输出值等于比例前馈系数与热流命令值的乘积；
步骤三、确定控制系统的第一控制输出值，第一控制输出值等于PID输出值与第一前馈输出值的加和；
步骤四、控制系统根据第一控制输出值对模拟件进行模拟热强度试验；
步骤五、获取模拟热强度试验的第二热流曲线，并根据第二热流曲线对比例前馈系数进行修正，得到修正后的比例前馈系数；
步骤六、将修正后的比例前馈系数存储到控制系统中，并通过控制系统对试验件进行正式热强度试验。
本申请的热强度试验系统控制方法，首先步骤一中，获取现有的热强度试验数据，分析现有的热强度试验的热流曲线，确定热流峰值。在本申请的一个实施方式中，获得的某热流曲线如图2所示，可以确定其峰值为650kw/m2，为预估前馈输出值提供依据。
然后，步骤二中，根据热流峰值预估前馈输出值，其中，根据得到热流条件的最大值预估比例前馈系数范围，在根据第一热流曲线的热流峰值确定比例前馈系数时，保证第一前馈输出值占控制系统的总控制输出值的60%-70%。例如，图2所示的热流曲线最大值为650kw/m2，控制系统的控制输出值为8V，当取比例前馈系数为0.008时，通过热流命令值获得的第一前馈输出值最大为5.2V，第一前馈输出值为控制系统的控制输出值的65%，占比较为合适。
步骤三中，确定待进行模拟热强度试验的控制系统的第一控制输出值，在控制系统中，使热流控制的第一控制输出值等于PID输出值与第一前馈输出值的加和，即控制系统的控制输出值Vout=VPID+VF，其中，VPID为控制系统的PID输出值，VF为第一前馈输出值，VF=KQCommand，K为比例前馈系数，QCommand为热流命令值。控制系统的前馈校正环节如图3中的F(s)，理论情况下，当比例前馈系数合适时，可以最大程度消除稳态误差，保证控制精度。
然后，步骤四中，控制系统根据第一控制输出值对模拟件进行模拟热强度试验，按照试验热流条件在模拟件上进行加热。
进一步，步骤五中，获取模拟热强度试验的第二热流曲线，并根据第二热流曲线对比例前馈系数进行修正，通过记录模拟加热的误差数值，来分析判断预估的比例前馈系数的值是否合适。根据模拟加热结果调整比例前馈系数K，此时，还需要把握一个原则是前馈输出占整个输出值的60%-70%，优选占比65%，若比例前馈系数输出占比过大，命令值快速减小时，控制系统的输出也会随之减小，此时系统误差会增大，因此需要减小K值。在得到修正后的比例前馈系数后，计算出第二前馈输出值。
最后，在步骤六中，确定控制系统的第二控制输出值，第二控制输出值等于PID输出值与第二前馈输出值的加和，控制系统根据第二控制输出值对试验件进行正式热强度试验。
本申请的热强度试验系统控制方法，通过比例前馈热流补偿控制，能够有效提高热流控制系统的响应速度和控制精度，可以实现对于急升温热流条件的精确控制。本申请首次利用比例前馈热流补偿控制实现了大温升、高热流加热控制，提升了控制精度，该方法物理概念明晰、操作方法简单、具有很高的工程应用价值。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种热强度试验系统控制方法，其特征在于，包括：
步骤一、获取热强度试验的第一热流曲线，并确定所述第一热流曲线的热流峰值；
步骤二、根据所述第一热流曲线的热流峰值确定比例前馈系数范围，计算出第一前馈输出值，所述第一前馈输出值等于比例前馈系数与热流命令值的乘积；
步骤三、确定控制系统的第一控制输出值，所述第一控制输出值等于PID输出值与所述第一前馈输出值的加和；
步骤四、控制系统根据所述第一控制输出值对模拟件进行模拟热强度试验；
步骤五、获取模拟热强度试验的第二热流曲线，并根据所述第二热流曲线对所述比例前馈系数进行修正，得到修正后的比例前馈系数；
步骤六、将修正后的比例前馈系数存储到控制系统中，并通过控制系统对试验件进行正式热强度试验。
2.根据权利要求1所述的热强度试验系统控制方法，其特征在于，步骤二中，根据所述第一热流曲线的热流峰值确定比例前馈系数范围时，保证所述第一前馈输出值为控制系统的控制输出值的60%-70%。
3.根据权利要求2所述的热强度试验系统控制方法，其特征在于，步骤二中，所述第一前馈输出值为控制系统的控制输出值的65%。
4.根据权利要求3所述的热强度试验系统控制方法，其特征在于，步骤五还包括：根据修正后的比例前馈系数，计算出第二前馈输出值。
5.根据权利要求4所述的热强度试验系统控制方法，其特征在于，步骤五中，根据所述第二热流曲线对所述比例前馈系数进行修正时，保证所述第二前馈输出值为控制系统的控制输出值的60%-70%。
6.根据权利要求5所述的热强度试验系统控制方法，其特征在于，步骤五中，根据所述第二热流曲线对所述比例前馈系数进行修正时，保证所述第二前馈输出值为控制系统的控制输出值的65%。
7.根据权利要求6所述的热强度试验系统控制方法，其特征在于，步骤六具体包括：
确定控制系统的第二控制输出值，所述第二控制输出值等于PID输出值与所述第二前馈输出值的加和；
控制系统根据所述第二控制输出值对试验件进行正式热强度试验。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114662369A (zh) * 2022-05-19 2022-06-24 中国飞机强度研究所 一种空天飞机复杂曲面结构大梯度极高温热强度评估方法
CN114674546A (zh) * 2022-05-30 2022-06-28 中国飞机强度研究所 空天飞机测试用复杂热场下曲面结构高温热强度实验方法
CN114706295A (zh) * 2022-06-07 2022-07-05 中国飞机强度研究所 用于空天飞机强度测试的热试验中快时变热载荷控制方法
CN114721450A (zh) * 2022-06-10 2022-07-08 中国飞机强度研究所 空天飞机结构强度测试中温度控制用热试验迭代控温方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1927431A4 (en) * 2005-08-02 2009-07-29 Kanto Seiki Co TEMPERATURE CONTROL METHOD AND DEVICE FOR MACHINE TOOL
CN101751051A (zh) * 2008-12-05 2010-06-23 中国科学院沈阳自动化研究所 基于约束史密斯广义预测控制的水泥分解炉温度控制方法
CN204368446U (zh) * 2014-12-26 2015-06-03 北京强度环境研究所 一种对试验件表面升温降温全程可控试验系统
CN105301956A (zh) * 2015-11-20 2016-02-03 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 气动光学变形镜系统的控制方法
CN109298735A (zh) * 2017-07-25 2019-02-01 中国科学院沈阳自动化研究所 差示扫描量热仪恒速升温过程的前馈-反馈复合控制方法
CN109597301A (zh) * 2017-09-30 2019-04-09 上海梅山钢铁股份有限公司 干熄焦余热锅炉主汽温优化控制方法
CN109883660A (zh) * 2017-12-01 2019-06-14 中国飞机强度研究所 一种热模拟试验控制方法
CN112180801A (zh) * 2020-10-13 2021-01-05 郑州大学 一种过程控制系统的控制方法
CN112180877A (zh) * 2020-10-19 2021-01-05 浙江工业大学 一种用于确定前馈系数补偿的方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1927431A4 (en) * 2005-08-02 2009-07-29 Kanto Seiki Co TEMPERATURE CONTROL METHOD AND DEVICE FOR MACHINE TOOL
CN101751051A (zh) * 2008-12-05 2010-06-23 中国科学院沈阳自动化研究所 基于约束史密斯广义预测控制的水泥分解炉温度控制方法
CN204368446U (zh) * 2014-12-26 2015-06-03 北京强度环境研究所 一种对试验件表面升温降温全程可控试验系统
CN105301956A (zh) * 2015-11-20 2016-02-03 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 气动光学变形镜系统的控制方法
CN109298735A (zh) * 2017-07-25 2019-02-01 中国科学院沈阳自动化研究所 差示扫描量热仪恒速升温过程的前馈-反馈复合控制方法
CN109597301A (zh) * 2017-09-30 2019-04-09 上海梅山钢铁股份有限公司 干熄焦余热锅炉主汽温优化控制方法
CN109883660A (zh) * 2017-12-01 2019-06-14 中国飞机强度研究所 一种热模拟试验控制方法
CN112180801A (zh) * 2020-10-13 2021-01-05 郑州大学 一种过程控制系统的控制方法
CN112180877A (zh) * 2020-10-19 2021-01-05 浙江工业大学 一种用于确定前馈系数补偿的方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BAOYING ZHU ET AL: "Application of cascade PID plus feedforward in automatic denitration control", 《J. PHYS.: CONF. SER. 》 *
西安电力高等专科学校，殷树德编: "《热工过程自动控制系统》", 30 November 1995, 水利电力出版社 *
郑瑶 等: "热振联合试验温度控制技术研究", 《工程与试验》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114662369A (zh) * 2022-05-19 2022-06-24 中国飞机强度研究所 一种空天飞机复杂曲面结构大梯度极高温热强度评估方法
CN114662369B (zh) * 2022-05-19 2022-08-09 中国飞机强度研究所 一种空天飞机复杂曲面结构大梯度极高温热强度评估方法
CN114674546A (zh) * 2022-05-30 2022-06-28 中国飞机强度研究所 空天飞机测试用复杂热场下曲面结构高温热强度实验方法
CN114706295A (zh) * 2022-06-07 2022-07-05 中国飞机强度研究所 用于空天飞机强度测试的热试验中快时变热载荷控制方法
CN114706295B (zh) * 2022-06-07 2022-08-26 中国飞机强度研究所 用于空天飞机强度测试的热试验中快时变热载荷控制方法
CN114721450A (zh) * 2022-06-10 2022-07-08 中国飞机强度研究所 空天飞机结构强度测试中温度控制用热试验迭代控温方法

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