CN114185266B - 一种适用于暂冲式风洞的总压复合控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于暂冲式风洞的总压复合控制方法。本发明的适用于暂冲式风洞的总压复合控制方法为总压前馈‑反馈复合控制方法,其中,前馈控制将风洞调压阀的阀门特性曲线用于设计前馈控制器,在气源压力下降时,加入前馈补偿量迅速抑制气源扰动;反馈控制基于增量式PID控制,消除总压微小控制误差。本发明的适用于暂冲式风洞的总压复合控制方法可以有效消除或减小气源下降对暂冲式风洞总压控制的影响,降低PID控制器的参数调试难度,提高总压控制的精准度及鲁棒性。
Description
技术领域
本发明属于航空航天工业风洞试验领域,具体涉及一种适用于暂冲式风洞的总压复合控制方法。
背景技术
高速风洞大多数是暂冲式风洞,暂冲式风洞由贮存在气罐中的高压气体驱动风洞气流流动。对于暂冲式风洞而言,运行过程中气源压力的变化往往是影响风洞总压控制稳定性的主要因素,特别是对于一些尺寸较大的风洞,在试验运行过程中气源压力下降速度很快,对风洞总压的控制造成很大的干扰。
类似PID这类反馈控制,只有等被控对象产生误差后,PID控制的输出才会发生变化,其控制作用不能及时影响系统输出,因此对于气源压力下降这种持续性干扰,PID控制的输出总是滞后的,阀门开度的增加量跟不上气源压力的下降量,导致总压控制存在较大偏差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于暂冲式风洞的总压复合控制方法。
本发明的适用于暂冲式风洞的总压复合控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1.风洞试验准备;
S2.风洞充压启动;
S3.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;
S4.滤波;
S5.总压复合控制;
将开环控制方式转换为总压复合控制,即总压前馈-反馈复合控制模式,按照总压复合控制算法计算调压阀目标开度,分为前馈控制部分和增量PID控制部分;
S7.调压阀阀位闭环控制;
S8.风洞控制程序根据步骤S4的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,完成既定试验内容后风洞关车;否则进入步骤S5,进行总压复合控制直至风洞流场稳定,完成计划的试验内容后风洞关车。
进一步地,所述的步骤S5中的前馈控制部分包括以下步骤:
本发明的适用于暂冲式风洞的总压复合控制方法中的前馈控制采用测量或间接估计干扰量来补偿控制量,这样可以在被控量的偏差将要产生时进行消除,避免被控量大的波动。具体而言,在风洞运行过程中实时采集气源压力,当气源压力变化时根据阀门特性曲线及时对阀门开度进行补偿,避免总压产生大的波动,有效调高流场的控制品质。
本发明的适用于暂冲式风洞的总压复合控制方法克服了暂冲式风洞以PID控制为代表的反馈控制的不足,提出了一种适用于暂冲式风洞的总压前馈-反馈复合控制方法。其中,前馈控制将风洞调压阀的阀门特性曲线用于设计前馈控制器,在气源压力下降时,加入前馈补偿量迅速抑制气源扰动;反馈控制基于增量式PID控制,消除总压微小控制误差。
总而言之,本发明的适用于暂冲式风洞的总压复合控制方法根据阀门特性曲线,引入总压前馈控制技术,可以有效消除或减小气源下降对暂冲式风洞总压控制的影响,降低PID控制器的参数调试难度,提高总压控制的精准度及鲁棒性。
附图说明
图1为本发明的适用于暂冲式风洞的总压复合控制方法的流程图;
图2为本发明的适用于暂冲式风洞的总压复合控制方法的原理图;
图3为本发明的适用于暂冲式风洞的总压复合控制方法采用的调压阀阀门特性曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
实施例1
如图1所示,本发明的适用于暂冲式风洞的总压复合控制方法,包括以下步骤:
S1.风洞试验准备;
确定相关试验流程和试验参数;
S2.风洞充压启动;
S3.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;
S4.滤波;
S5.总压复合控制;
将开环控制方式转换为总压复合控制,即总压前馈-反馈复合控制模式,总压前馈-反馈复合控制模式的原理见图2;按照总压复合控制算法计算调压阀目标开度,分为前馈控制部分和增量PID控制部分;
S51.前馈控制部分;
S510.根据试验马赫数,选择试验马赫数对应的如图3所示的阀门特性曲线,图3中给出了其中5个典型马赫数下的阀门特性曲线;计算前馈控制部分带来的调压阀位移的前馈补偿量;其中,阀门特性曲线通过风洞校准试验获得,存储在风洞试验参数数据库中;采用表示前二个控制周期,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;具体步骤如下:
S52.增量PID控制部分;
计算增量PID控制部分带来的调压阀位移的前馈补偿量;
S521.计算阀位置的反馈补偿量;
S7.调压阀阀位闭环控制;
S8.风洞控制程序根据步骤S4的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,完成既定试验内容后风洞关车;否则进入步骤S5,进行总压复合控制直至风洞流场稳定,完成既定试验内容后风洞关车。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合,以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (2)
1.一种适用于暂冲式风洞的总压复合控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1.风洞试验准备;
S2.风洞充压启动;
S3.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;
S4.滤波;
S5.总压复合控制;
将开环控制方式转换为总压复合控制,即总压前馈-反馈复合控制模式,按照总压复合控制算法计算调压阀目标开度,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步骤:
S7.调压阀阀位闭环控制;
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