JPS60105933A - 風洞試験設備の制御方法 - Google Patents
風洞試験設備の制御方法Info
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- JPS60105933A JPS60105933A JP58213217A JP21321783A JPS60105933A JP S60105933 A JPS60105933 A JP S60105933A JP 58213217 A JP58213217 A JP 58213217A JP 21321783 A JP21321783 A JP 21321783A JP S60105933 A JPS60105933 A JP S60105933A
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- Japan
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- heat exchanger
- temperature
- heat
- temp
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M9/00—Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
- G01M9/02—Wind tunnels
- G01M9/04—Details
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、内部発生熱の急激な変化を伴う環境試験２例
えば自動車走行中における低温環境下での状況を再現す
る風洞設備中での環境試験等、を実施するさいの風洞吹
出風の温度を高精度に制御する方法に関する。
えば自動車走行中における低温環境下での状況を再現す
る風洞設備中での環境試験等、を実施するさいの風洞吹
出風の温度を高精度に制御する方法に関する。
先に同一出願人に係る特願昭５５−５１７４８号（特開
昭５６−１４８０３８号公報）において、特に低温環境
下での自動車の耐熱特性その他の性能をテストするψに
好適な低温環境実験装置の発明を提案した。
昭５６−１４８０３８号公報）において、特に低温環境
下での自動車の耐熱特性その他の性能をテストするψに
好適な低温環境実験装置の発明を提案した。
この装置は省エネルギー的に強風低温環境を再現できる
点で有益な装置である。この例に限らず。
点で有益な装置である。この例に限らず。
この種の風洞試験においては、内部発熱の急激な変化が
生じる。例えば、自動車の急加速や急減速などの運転モ
ードの変更により、自動車から発生する熱の変動が急変
し、また自動車の速度に追従させて送風量を変化させる
場合には送風発生熱の変化が生じる。従って、循環気流
によって風洞試験を実施するさいにこの内部発生熱の変
動によって環境試験室へ吹き出す気流の温度変化が起こ
ることになる。このような吹き出し気流の温度変化が生
しることは環境試験において好ましいことではない。
生じる。例えば、自動車の急加速や急減速などの運転モ
ードの変更により、自動車から発生する熱の変動が急変
し、また自動車の速度に追従させて送風量を変化させる
場合には送風発生熱の変化が生じる。従って、循環気流
によって風洞試験を実施するさいにこの内部発生熱の変
動によって環境試験室へ吹き出す気流の温度変化が起こ
ることになる。このような吹き出し気流の温度変化が生
しることは環境試験において好ましいことではない。
従来におけるこの種の環境試験室の吹き出し気流の温度
制御は、環境試験室の温度を検出し、この検出値が目標
値と合うようにフィードバンク回路を基本として吹き出
し気流の温度を制御するものが通常であった。このため
９時定数が大きくなりがちであり、特に内部発生熱の急
変を伴うような試験条件下では、負荷の変動に対する追
従性が悪く、従って環境温度の安定性は必ずしも良好と
はなり得なかった。
制御は、環境試験室の温度を検出し、この検出値が目標
値と合うようにフィードバンク回路を基本として吹き出
し気流の温度を制御するものが通常であった。このため
９時定数が大きくなりがちであり、特に内部発生熱の急
変を伴うような試験条件下では、負荷の変動に対する追
従性が悪く、従って環境温度の安定性は必ずしも良好と
はなり得なかった。
本発明はこの問題の解決を目的としてなされたもので、
負荷変動に対しても、熱交換器を通過した気流の温度が
直ちに目標値となるように熱交換器の能力を瞬時に設定
するような制御方式を提供するものである。以下に本発
明の詳細な説明する。
負荷変動に対しても、熱交換器を通過した気流の温度が
直ちに目標値となるように熱交換器の能力を瞬時に設定
するような制御方式を提供するものである。以下に本発
明の詳細な説明する。
第１図は１本発明の制御方式を適用することができる自
動車の環境試験設備の例を示したものであり、１は吹出
口、２は環境試験室、３は自動車の走行抵抗制御動力を
吸収させるシャシ・ダイナモメータ、４は戻り循環路、
５は送風機翼、６は可変速電動機、７は熱交換器、８お
よび８゛は偏向ヘーン、９は整流スクリーンを示してい
る。熱交換器７は本例の場合、熱媒体として冷水が通水
する冷却コイルを示している。この冷水は密閉式冷却塔
１０で製造されるようになっており、バイパス弁１１の
制御により、熱交換器７に入る冷却水の温度（熱交換器
入口温度）が調節される。もちろん、熱交換器７の熱媒
体としてはこのような冷水に代えて冷凍機ブラインを使
用できるし、加熱源で加熱された温水なども使用できる
。いづれにおいても、この熱交換器に供給する熱媒の温
度を目的とする温度に調節することはバイパス弁の制御
その他の公知技術によって行い得る。
動車の環境試験設備の例を示したものであり、１は吹出
口、２は環境試験室、３は自動車の走行抵抗制御動力を
吸収させるシャシ・ダイナモメータ、４は戻り循環路、
５は送風機翼、６は可変速電動機、７は熱交換器、８お
よび８゛は偏向ヘーン、９は整流スクリーンを示してい
る。熱交換器７は本例の場合、熱媒体として冷水が通水
する冷却コイルを示している。この冷水は密閉式冷却塔
１０で製造されるようになっており、バイパス弁１１の
制御により、熱交換器７に入る冷却水の温度（熱交換器
入口温度）が調節される。もちろん、熱交換器７の熱媒
体としてはこのような冷水に代えて冷凍機ブラインを使
用できるし、加熱源で加熱された温水なども使用できる
。いづれにおいても、この熱交換器に供給する熱媒の温
度を目的とする温度に調節することはバイパス弁の制御
その他の公知技術によって行い得る。
このような環境試験設備においては、自動車の走行モー
ド変化によってこの自動車から発生する熱量が急変し、
また可変速電動機６の送風動力変換によってこれから発
生する熱量も急変する。本発明法は、このような内部発
生熱の急変によっても熱交換器７を通過した気流の温度
が直ちに環境試験室の目標値となるような熱交換器能力
に瞬時に設定できる制御方式を提供するもので、その骨
子は、熱交換器７の上流側においてＴ２である気流を、
熱交換器７の通過後直ちに目標温度（設定温度）Ｔｌｏ
とするに必要な熱媒入口温度を演算し、それに直ちに熱
媒温度が追従するようにするもので、いわゆる最適設定
点計算制御を実施するものである。すなわち熱媒体温度
のアナログ式調節計の設定値を、−瞬一瞬ごとに吹出風
温度が目標値となるような値に変更してゆくものである
。
ド変化によってこの自動車から発生する熱量が急変し、
また可変速電動機６の送風動力変換によってこれから発
生する熱量も急変する。本発明法は、このような内部発
生熱の急変によっても熱交換器７を通過した気流の温度
が直ちに環境試験室の目標値となるような熱交換器能力
に瞬時に設定できる制御方式を提供するもので、その骨
子は、熱交換器７の上流側においてＴ２である気流を、
熱交換器７の通過後直ちに目標温度（設定温度）Ｔｌｏ
とするに必要な熱媒入口温度を演算し、それに直ちに熱
媒温度が追従するようにするもので、いわゆる最適設定
点計算制御を実施するものである。すなわち熱媒体温度
のアナログ式調節計の設定値を、−瞬一瞬ごとに吹出風
温度が目標値となるような値に変更してゆくものである
。
そして、全体としては、さらに吹出風温度の偏差に対す
るＰＩ操作、並びに急激な負荷変動に対してフィードフ
ォワード的特性を持たせるための風洞送風機の吸収動力
に対するＤ操作、も加えて熱・媒温度設定値を演算する
。このような演算によって負荷変動に対してよく追従す
る精度の高い温度制御を可能とすることができる。
るＰＩ操作、並びに急激な負荷変動に対してフィードフ
ォワード的特性を持たせるための風洞送風機の吸収動力
に対するＤ操作、も加えて熱・媒温度設定値を演算する
。このような演算によって負荷変動に対してよく追従す
る精度の高い温度制御を可能とすることができる。
以下にこの熱交換器へ供給する熱媒（以下、冷却水と呼
ぶ）の温度設定値の演算方法の詳細を説明する。
ぶ）の温度設定値の演算方法の詳細を説明する。
諸量の記号を次のとおりとする。
’ｒｔ’ｉ吹出風（熱交換器７を通過した気流）温度設
定値 Ｔｌ ；吹出風（熱交換器７を通過した気流）温度計測
値 ＴＺ ｉ熱交換器上流側（熱交換器７を通過する前）の
気流温度計測値 ７３ ｉ熱交換器入口冷却水温度計測値Ｔ３′ ；熱交
換器入口冷却水温度演算設定値Ｖ ；風洞送風機回転速
度計測値 ここで、■は熱交換器７ （以下、単にコイルと呼ぶこ
とがある）の通過風量および送風動力変換熱量の代用特
性として利用する。すなわち、空気搬送システムでは２
通風量はＶに、また送風動力はＶの３乗にそれぞれほぼ
比例するからである。
定値 Ｔｌ ；吹出風（熱交換器７を通過した気流）温度計測
値 ＴＺ ｉ熱交換器上流側（熱交換器７を通過する前）の
気流温度計測値 ７３ ｉ熱交換器入口冷却水温度計測値Ｔ３′ ；熱交
換器入口冷却水温度演算設定値Ｖ ；風洞送風機回転速
度計測値 ここで、■は熱交換器７ （以下、単にコイルと呼ぶこ
とがある）の通過風量および送風動力変換熱量の代用特
性として利用する。すなわち、空気搬送システムでは２
通風量はＶに、また送風動力はＶの３乗にそれぞれほぼ
比例するからである。
従って１通風量や送風動力についてはそれぞれ他の計測
方法によってもよい。
方法によってもよい。
Ｔ１”に対するＴ２の差とコイル通過風量との積、すな
わち代用特性■を用いた場合の。
わち代用特性■を用いた場合の。
（Ｔ２−ＴＩ ’ ）Ｖは、コイル下流気流温度すなわ
ち吹出風温度が設定値となるように冷却すべき熱量に比
例する量である。一方、これを冷却水側について見れば
、この熱量は、冷却水のコイル出口温度（仮にＴａｏと
する）とコイル入口温度Ｔ３との差（Ｔａｏ Ｔ３）と
、冷却水流Ｎ（仮にＬとする）との積に比例する。
ち吹出風温度が設定値となるように冷却すべき熱量に比
例する量である。一方、これを冷却水側について見れば
、この熱量は、冷却水のコイル出口温度（仮にＴａｏと
する）とコイル入口温度Ｔ３との差（Ｔａｏ Ｔ３）と
、冷却水流Ｎ（仮にＬとする）との積に比例する。
ここで、コイルの熱交換器としての温度効率φの定義式
； ％式％） ） ので、交換熱量は（Ｔ２−７３）φＬに比例することに
なる。
； ％式％） ） ので、交換熱量は（Ｔ２−７３）φＬに比例することに
なる。
ところで、温度効率は両流体の温度によっては変わらな
いが１両流体の流量によって変化する。
いが１両流体の流量によって変化する。
一方の流体である冷却水流量は一定にするから温度効率
はコイル通過風量すなわちその代用特性であるＶの関数
としてφ（Ｖ）と表示できる。
はコイル通過風量すなわちその代用特性であるＶの関数
としてφ（Ｖ）と表示できる。
よって、一定値であるＬを省き、交換熱量について（Ｔ
２−Ｔ＋ ’ ）Ｖに比例する量と、（Ｔ２−７３）
φ（Ｖ）に比例する量とが１等しくなるようにする。す
なわち、Ｔ３の設定値Ｔ３°は１次式が成立するように
決めればよい。
２−Ｔ＋ ’ ）Ｖに比例する量と、（Ｔ２−７３）
φ（Ｖ）に比例する量とが１等しくなるようにする。す
なわち、Ｔ３の設定値Ｔ３°は１次式が成立するように
決めればよい。
ｋ （Ｔ２−Ｔｔ ’ ）Ｖ＝ （Ｔ２−Ｔ３°） φ
（Ｖ）すなわち。
（Ｖ）すなわち。
φ（Ｖ）；温度効率
この式がＴ３”算出の基本式となるが、さらに次の諸要
素を加えることによって一層正確な演算制御ができる。
素を加えることによって一層正確な演算制御ができる。
まず、終局の制御対象であるＴｌの設定値；Ｔｌｏ と
の偏差に対する補正を行う。これは、偏差に応じて直ち
にＴ３”を補正するためのＰ動作（比例的動作）と、定
常偏差を補正するための■動作（積分的動作）とする。
の偏差に対する補正を行う。これは、偏差に応じて直ち
にＴ３”を補正するためのＰ動作（比例的動作）と、定
常偏差を補正するための■動作（積分的動作）とする。
この補正は定常状態における温度レベル補正と同じこと
であるから。
であるから。
演算結果の一次比例でＴ３′を補正すればよく。
前式に対して、−Ｋｐ （Ｔｌ−Ｔｔ″）。
および
に＋ ５ （ＴＩ−Ｔ１”）ｄｔ／ｌ＋の項を付加して
。
。
−Ｋｐ （Ｔｔ −Ｔｔ ’ ）
−Ｋｌ ５ （Ｔｔ −Ｔ１” ）ｄｔ／ ｔ＋とすれ
ばよい。ただし、 Ｋｐは比例動作の感度係数。
ばよい。ただし、 Ｋｐは比例動作の感度係数。
Ｋｌは積分動作の感度係数＋ ｊ＋は積分時間である。
またＴｌの偏差に対してＤ動作（微分的動作）を加えて
もよいが、更に進んで大きな負荷変動の発生源である風
洞送風機の動力変換熱量に対するＤ動作を加えてフィー
ドフォワード的な制御が行えるようにすることができる
。ただし、送風機動力は回転速度Ｖの３乗に比例するの
で ｙ３の微分値を用いる。またコイルの交換熱量は（
Ｔ２−７３） φ （Ｖ）に比例することから判るよう
に。
もよいが、更に進んで大きな負荷変動の発生源である風
洞送風機の動力変換熱量に対するＤ動作を加えてフィー
ドフォワード的な制御が行えるようにすることができる
。ただし、送風機動力は回転速度Ｖの３乗に比例するの
で ｙ３の微分値を用いる。またコイルの交換熱量は（
Ｔ２−７３） φ （Ｖ）に比例することから判るよう
に。
’ｒ３の変分に対する交換ｆ：ハ量の変化ばφ（Ｖ）に
比例するので、動力の変分に対するＴ３の変化は１／φ
（Ｖ）に比例させなければならない。
比例するので、動力の変分に対するＴ３の変化は１／φ
（Ｖ）に比例させなければならない。
よって、７３°の演算に加えるべき項は一 □・ □
・ ｖ３ φ （Ｖ） ｄｔ となる。ただしＫＤは微分動作の感度係数（〉０）。
・ ｖ３ φ （Ｖ） ｄｔ となる。ただしＫＤは微分動作の感度係数（〉０）。
以上をまとめれば、Ｔ３°の演算式は次のように与えら
れるる。
れるる。
−Ｋｐ （Ｔｔ−Ｔｔ”）
本発明法はこのようにして演算されたＴ３°を用いてコ
イルへの冷却水入口温度を一瞬一瞬ごとに制御すること
を特徴とするものである。その実施にあたっては、第１
図の例に示すように、１３のＴ３′演算信号発生器から
の７３’信号と、１４のコイル入口水温検出信号発生器
からの検出信号とを調整器１５に入力し、Ｔ３の値とＴ
３’ の値の差を信号として入力されたバイパス弁制御
器１６からこの差をＯとするようにバイパス弁制御信号
を出力してバイパス弁１１の開度調整を実施するように
すればよい。なおＴ３’演算信号発生器１３に対しては
、Ｔ１゛設定器１７からのＴＩ’設定値信号。
イルへの冷却水入口温度を一瞬一瞬ごとに制御すること
を特徴とするものである。その実施にあたっては、第１
図の例に示すように、１３のＴ３′演算信号発生器から
の７３’信号と、１４のコイル入口水温検出信号発生器
からの検出信号とを調整器１５に入力し、Ｔ３の値とＴ
３’ の値の差を信号として入力されたバイパス弁制御
器１６からこの差をＯとするようにバイパス弁制御信号
を出力してバイパス弁１１の開度調整を実施するように
すればよい。なおＴ３’演算信号発生器１３に対しては
、Ｔ１゛設定器１７からのＴＩ’設定値信号。
コイル下流側気流の温度計測信号発生器１８からのコイ
ル下流側気流温度計測値ＴＩの計測信号、コイル上流側
気流の温度計測信号発生器１９からのコイル上流側気流
の温度計測値Ｔ２の計測信号、並びに、可変速電動機６
の回転速度計測信号発生器２０からの風洞送風機回転速
度計測値Ｖの計測信号を送信し、前記の演算を実施する
ようにすればよい。
ル下流側気流温度計測値ＴＩの計測信号、コイル上流側
気流の温度計測信号発生器１９からのコイル上流側気流
の温度計測値Ｔ２の計測信号、並びに、可変速電動機６
の回転速度計測信号発生器２０からの風洞送風機回転速
度計測値Ｖの計測信号を送信し、前記の演算を実施する
ようにすればよい。
なお、第１図の設備では本発明の制御に対しては直接的
な関連は有しないが、モード設定器２１゜モード表示制
御器２２１表示器２３．速度設定器２４゜速度信号発生
器２５．自動手動切換器２６．速度制御器２７等を備え
ている。
な関連は有しないが、モード設定器２１゜モード表示制
御器２２１表示器２３．速度設定器２４゜速度信号発生
器２５．自動手動切換器２６．速度制御器２７等を備え
ている。
以上のようにして２本発明によると、内部発生熱が急変
する環境試験室の送風温度制御が目標値に応答性よく追
従し、環境試験室の温度制御が高精度で達成される。
する環境試験室の送風温度制御が目標値に応答性よく追
従し、環境試験室の温度制御が高精度で達成される。
第１図は本発明の制御法を適用する自動車の環境試験設
備の例を示す機器配置系統図である。 １・・吹出口、２・・環境試験室、３・・シャシ・ダイ
ナモメータ、４・・戻り循環路、５・・送風機翼、６・
・可変速電動機、７・・熱交換器。 ８および８” ・・偏向ベーン、９・・整流スクリーン
、１０・・密閉式冷却塔、１１・・バイパス弁。 １３・・Ｔ３’演算信号発生器、１４・・コイル入口水
温検出信号発生器、１５・・温度調節器。 １６・・バイパス弁制御器、１７・・Ｔ１゛設定器。 １８・・コイル下流側気流の温度計測信号発生器。 １９・・コイル上流側気流の温度計測信号発生器。 ２０・・回転速度計測信号発生器。
備の例を示す機器配置系統図である。 １・・吹出口、２・・環境試験室、３・・シャシ・ダイ
ナモメータ、４・・戻り循環路、５・・送風機翼、６・
・可変速電動機、７・・熱交換器。 ８および８” ・・偏向ベーン、９・・整流スクリーン
、１０・・密閉式冷却塔、１１・・バイパス弁。 １３・・Ｔ３’演算信号発生器、１４・・コイル入口水
温検出信号発生器、１５・・温度調節器。 １６・・バイパス弁制御器、１７・・Ｔ１゛設定器。 １８・・コイル下流側気流の温度計測信号発生器。 １９・・コイル上流側気流の温度計測信号発生器。 ２０・・回転速度計測信号発生器。
Claims (4)
- （１）、熱交換器を通過した気流を環境試験室に供給し
、この環境試験室を出た気流を該熱交換器に循環する風
洞試験設備であって、内部発生熱量が急激変化する風洞
試験設備の運転にさいし、該熱交換器通過後の気流の温
度が目標温度となるに必要な熱交換器の熱媒体の温度を
演算し、この演算結果に基づいて熱交換器に供給する熱
媒体の温度を制御することを特徴とする風洞試験設備の
制御方法。 - （２）、熱媒体の温度の演算は、下式に従って行う特許
請求の範囲第１項記載の風洞試験設備の制御方法 但し、Ｔ３’ｉ熱交換器に供給する熱媒体温度の演算設
定値 Ｔ１” ；熱交換器通過後の気流温度（吹出風温度）の
設定値 Ｔ２ ｉ熱交換器通過前の気流温度の計測値 ｋ ；比例定数（〉０） Ｖ ；熱交換器通過風量および送風動 力変換熱量の代用特性値 φ（Ｖ）；熱交換器の温度効率 をそれぞれ表す。 - （３）、熱媒体の温度の演算は、下式に従って行う特許
請求の範囲第１項記載の風洞試験設備の制御方法 −Ｋｐ （Ｔｌ −Ｔ＋ ’ ） −ＫＩ Ｓ （Ｔｌ −ＴＩ ’ ） ｄｔ／ ｔｌ但
し、 Ｋｐは比例動作の感度係数、ＫＩは積分動作の感
度係数、ｔｌは積分時間であり、他の記号は前項と同じ
ものを表す。 - （４）、熱媒体の温度の演算は、下式に従って行う特許
請求の範囲第１項記載の風洞試験設備の制御方法 −Ｋｐ （Ｔ＋ −Ｔｉ ” ） Ｋ。 −□・Ｓ （Ｔ＋ −Ｔｌ” ）ｄｔ １ φ （Ｖ） ｄｔ 但し、ＫＤは微分動作の感度係数、その他は前項と同じ
ものを表す。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58213217A JPS60105933A (ja) | 1983-11-15 | 1983-11-15 | 風洞試験設備の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58213217A JPS60105933A (ja) | 1983-11-15 | 1983-11-15 | 風洞試験設備の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60105933A true JPS60105933A (ja) | 1985-06-11 |
| JPH0521176B2 JPH0521176B2 (ja) | 1993-03-23 |
Family
ID=16635467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58213217A Granted JPS60105933A (ja) | 1983-11-15 | 1983-11-15 | 風洞試験設備の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60105933A (ja) |
Cited By (8)
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-
1983
- 1983-11-15 JP JP58213217A patent/JPS60105933A/ja active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0521176B2 (ja) | 1993-03-23 |
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