RU2587518C1 - Регулятор давления воздуха в форкамере аэродинамической трубы с форсированным выходом на заданный режим - Google Patents
Регулятор давления воздуха в форкамере аэродинамической трубы с форсированным выходом на заданный режим Download PDFInfo
- Publication number
- RU2587518C1 RU2587518C1 RU2015119815/28A RU2015119815A RU2587518C1 RU 2587518 C1 RU2587518 C1 RU 2587518C1 RU 2015119815/28 A RU2015119815/28 A RU 2015119815/28A RU 2015119815 A RU2015119815 A RU 2015119815A RU 2587518 C1 RU2587518 C1 RU 2587518C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressure
- prechamber
- pressure regulator
- antechamber
- temperature
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики, в частности к аэродинамическим трубам. Устройство содержит задающее устройство, исполнительный механизм, датчики температуры, давления, положения, регулятор давления. Регулятор давления выполнен в виде последовательно включенных блока сравнения заданного и измеренного значений давления и параллельно соединенных форсирующего и цифрового регулирующего блоков, разделенных переключателями режима управления, входы регулятора подключены к задающему устройству и датчикам давления в форкамере, температуры и давления воздуха в газгольдере, положения плунжера регулирующего дросселя, температуры воздуха в форкамере и критического сечения сопла. Технический результат заключается в возможности использования регулятора во всем диапазоне допустимых для АДТ значений числа М с высоким быстродействием, высокой точностью в автоматическом режиме. 4 ил.
Description
Изобретение относится к области аэродинамики, в частности к автоматическим системам управления воздушным потоком в аэродинамических трубах.
При проведении натурных экспериментов в аэродинамических трубах (АДТ) на сверхзвуковых режимах важное место занимает поддержание давления воздуха в форкамере с заданной точностью.
Известен регулятор давления воздуха в форкамере АДТ, содержащий задающее устройство, выход которого связан с первым входом регулирующего блока, исполнительный механизм, связанный с регулирующим дросселем, установленным в трубопроводе, соединенным с газгольдером и форкамерой, в которой установлен датчик давления, подключенный ко второму входу регулирующего блока, а также включающий в себя контур самонастройки (Тепляшин В.А., Джикидзе Ф.В. Самонастраивающаяся система автоматического регулирования давления в форкамере аэродинамической трубы // Труды ЦАГИ. - 1969. - Вып.1170. - С. 3-17).
Контур самонастройки состоит из модели замкнутой системы и блока, формирующего законы перестройки коэффициентов, введенных в систему для компенсации изменения динамических характеристик объекта регулирования. Модель является одним из основных элементов контура самонастройки и служит эталоном, на основе которого анализируются характеристики системы.
Однако данная система сложна в реализации и требует для построения модели замкнутой системы априорного знания статических и динамических характеристик объекта во всем диапазоне изменения его рабочих параметров.
За прототип принят регулятор давления воздуха в форкамере АДТ, содержащий задающее устройство, регулирующий блок, исполнительный механизм, жестко связанный с регулирующим дросселем, установленным в трубопроводе, связывающем газгольдер с форкамерой, в которой установлен датчик давления, соединенной посредством сопла с рабочей камерой, в которой установлена испытуемая модель, из корректирующей цепи, в которую входят датчик давления, установленный в газгольдере, нормирующий преобразователь, подключающий датчик давления к блоку коррекции (Авторское свидетельство СССР №728119, МПК G05D 16/20, 15.04.1980).
Однако этот регулятор имеет тот недостаток, что выход на заданный режим по давлению в форкамере затягивается из-за большой постоянной времени объекта управления для больших сверхзвуковых АДТ, что приводит к значительному перерасходу воздуха и ограничивает область применения устройства.
Задачей и техническим результатом изобретения является создание быстродействующего устройства для регулирования давления воздуха в форкамере АДТ в широком диапазоне допустимых для АДТ значений числа М с высокой точностью в автоматическом режиме.
Решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что в устройстве регулирования давления воздуха в форкамере, содержащем задающее устройство, исполнительный механизм, датчики температуры, давления, положения, регулятор давления, что регулятор давления выполнен в виде последовательно включенных сумматора отрицательной обратной связи по давлению и параллельно соединенных цифрового регулирующего и форсирующего блоков, разделенных переключателями режима управления, входы регулятора подключены к задающему устройству и датчикам измеренного давления в форкамере, температуры и давления воздуха в газгольдере, положения плунжера регулирующего дросселя, температуры воздуха в форкамере и критического сечения сопла.
Фиг. 1 - схема включения регулятора давления воздуха в форкамере в систему управления воздушным потоком АДТ.
Фиг. 2 - структурная схема замкнутой системы регулирования давления воздуха в форкамере АДТ.
Фиг. 3а и 3б - переходные процессы выхода давления воздуха в форкамере на заданное значение в сверхзвуковой АДТ без форсирующего блока и с форсирующим блоком соответственно для М=1.7.
Фиг. 4а и 4б - переходные процессы выхода давления воздуха в форкамере на заданное значение в сверхзвуковой АДТ без форсирующего блока и с форсирующим блоком соответственно для М=3.0.
На фиг. 1 представлена схема включения регулятора в объект управления. Газгольдеры 1 через регулирующий дроссель 2 соединены с форкамерой АДТ 3, которая, в свою очередь, через сопло 4 соединена с рабочей частью АДТ 5, в которой расположена испытуемая модель. Задатчик требуемого на эксперимент давления 6 соединен с цифровым регулятором давления 7, выход которого соединен со входом приводного устройства дросселя 8. Входы регулятора давления 7 соединены с выходами датчиков температуры 9 и давления 10 в газгольдерах, датчика положения плунжера регулирующего дросселя 11, датчиков давления 12 и температуры 13 в форкамере и датчиками, по которым определяется значение критического сечения сопла 14.
Воздух высокого или низкого давления из газгольдеров 1 через регулирующий дроссель 2 поступает в форкамеру АДТ 3 и через сопло 4 в рабочую часть 5, где установлена испытываемая модель. Заданное давление Р0з в форкамере 3, сформированное задатчиком 6, поддерживается цифровым регулятором 7 через приводное устройство 8, перемещающим плунжер дросселя S, изменяющим его проходное сечение F. На входы цифрового регулятора давления кроме заданного значения давления в форкамере Р0з подают сигналы датчиков: температуры Тг 9 и давления в газгольдерах Рг 10, хода (положения) плунжера дросселя S 11, давления Р0 12 и температуры Tф 13 в форкамере, и значения критического сечения сопла Fкр 14.
На фиг. 2 представлена структурная схема замкнутой системы регулирования давления в форкамере АДТ, где цифрой 6 обозначен задатчик давления в форкамере Р0з, 7 - цифровой регулятор давления в форкамере с форсированным выходом на заданный режим, состоящий из последовательно включенных сумматора отрицательной обратной связи по давлению 16, параллельно соединенных цифрового регулирующего блока 17 с передаточной функцией R(p) и форсирующего блока 18 с передаточной функцией L(p), разделенных переключателями режима управления SA1 и SA2, 15 - объект управления с передаточной функцией Q(p), 12 - датчик давления в форкамере, сигнал которого является сигналом отрицательной обратной связи.
Форсирующий блок 18 реализует функцию
где u[n] - сигнал управления исполнительным механизмом на n-м такте управления;
kф - коэффициент усиления форсирующего звена;
Δр0[n] - рассогласование между заданным Р0з и измеренным Р0 значениями давления в форкамере на n-м такте управления.
Коэффициент kф зависит от значения Р0з, статических и динамических характеристик АДТ.
Цифровой регулирующий блок R(p) реализует функцию
где коэффициенты регулятора вычисляются через текущие параметры объекта регулирования
- Δt - временной интервал между тактами пересчета;
- n, n-1, n-2 - номера тактов пересчета;
- Δр0[n], Δр0[n-1], Δp0[n-2] - рассогласование между заданным Р0з и измеренным Р0 значениями давления в форкамере на n, n-1, n-2 тактах соответственно;
- Tf - постоянная времени фильтра нижних частот;
- Тпр, Кпр - постоянная времени и коэффициент усиления приводного устройства соответственно;
- u[n] - управляющий сигнал приводным устройством;
- Т0, К0 - постоянная времени и коэффициент усиления объекта управления соответственно определяются выражениями:
где Рг - давление воздуха в газгольдере;
q(λ) - приведенный удельный расход воздуха через дроссель;
Fкр - критическое сечение сопла;
F - эффективная площадь сечения дросселя;
S - ход плунжера дросселя;
k, R - газовые постоянные;
Vф - объем форкамеры;
Тф, Тг - температура в форкамере и газгольдере соответственно.
Алгоритм работы регулятора 7 следующий. При получении задания по давлению воздуха в форкамере P0з сравнивается с текущим значением P0 и разность сигналов ΔР0 поступает на форсирующий блок 18, где вырабатывается управляющий сигнал u[n] согласно формуле (1). Такой режим управления продолжается, пока выполняется неравенство
u[n]≥u[n-1].
В противном случае, переключатели SA1 и SA2 отключают форсирующий блок от управления с блокировкой и подключают цифровой регулирующий блок 17, вырабатывающий управляющий сигнал согласно выражению (2) до конца эксперимента.
На фиг. 3а и 3б представлены переходные процессы выхода давления воздуха в форкамере на заданное значение в сверхзвуковой АДТ без форсирующего блока и с форсирующим блоком соответственно для М=1.7, а на фиг 4а и 4б - аналогичные переходные процессы для М=3.0. Верхняя утолщенная кривая соответствует изменению давления в форкамере в относительных единицах давления измеренного и заданного на эксперимент Р0отн=Р0/Р0зад. Нижняя утонченная кривая соответствует изменению положения плунжера регулирующего дросселя в относительных единицах измеренного и максимального Sотн=S/Smax.
Как видно из графиков, включение форсирующего блока для М=1.7 дает малый выигрыш во времени выхода на заданный по давлению режим. Однако для больших чисел М (М>1.7 для данной АДТ) влияние форсирующего блока существенно. Так, для той же АДТ для М=3.0 выигрыш во времени выхода на заданный режим составляет 58с, что иллюстрируется сравнением графиков фиг.4а и 4б. Выход на заданное давление апериодический, без перерегулирования, что особенно важно на предельных для АДТ режимах по числу М, точность поддержания P0 соответствует техническим требованиям. Устройство эффективно в сверхзвуковых АДТ с большим объемом форкамеры по отношению к объему газгольдера и (или) высокой скоростью перемещения плунжера регулирующего дросселя.
Результаты использования устройства подтверждены математическим моделированием на имитаторе сверхзвуковой аэродинамической трубы.
Claims (1)
- Устройство регулирования давления воздуха в форкамере с форсированным выходом на заданный режим, содержащее задающее устройство, исполнительный механизм, датчики температуры, давления, положения, регулятор давления, отличающееся тем, что регулятор давления выполнен в виде последовательно включенных сумматора отрицательной обратной связи по давлению и параллельно соединенных цифрового регулирующего и форсирующего блоков, разделенных переключателями режима управления, входы регулятора подключены к задающему устройству и датчикам измеренного давления в форкамере, температуры и давления воздуха в газгольдере, положения плунжера регулирующего дросселя, температуры воздуха в форкамере и критического сечения сопла.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015119815/28A RU2587518C1 (ru) | 2015-05-27 | 2015-05-27 | Регулятор давления воздуха в форкамере аэродинамической трубы с форсированным выходом на заданный режим |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015119815/28A RU2587518C1 (ru) | 2015-05-27 | 2015-05-27 | Регулятор давления воздуха в форкамере аэродинамической трубы с форсированным выходом на заданный режим |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2587518C1 true RU2587518C1 (ru) | 2016-06-20 |
Family
ID=56132213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015119815/28A RU2587518C1 (ru) | 2015-05-27 | 2015-05-27 | Регулятор давления воздуха в форкамере аэродинамической трубы с форсированным выходом на заданный режим |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2587518C1 (ru) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU210915A1 (ru) * | Устройство для автоматического управления сверхзвуковой аэродинамической трубой | |||
| SU728119A1 (ru) * | 1978-11-30 | 1980-04-15 | Предприятие П/Я Г-4617 | Регул тор давлени воздуха в форкамере аэродинамической трубы |
-
2015
- 2015-05-27 RU RU2015119815/28A patent/RU2587518C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU210915A1 (ru) * | Устройство для автоматического управления сверхзвуковой аэродинамической трубой | |||
| SU253470A1 (ru) * | Регулятор давления | |||
| SU728119A1 (ru) * | 1978-11-30 | 1980-04-15 | Предприятие П/Я Г-4617 | Регул тор давлени воздуха в форкамере аэродинамической трубы |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Тепляшин В.А., Джикидзе Ф.В. Самонастраивающаяся система автоматического регулирования давления в форкамере аэродинамической трубы // Труды ЦАГИ. - 1969. - Вып.1170. - С. 3-17;. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108873702B (zh) | 一种电液位置伺服控制系统的线性自抗扰控制方法及装置 | |
| CN106527519B (zh) | 一种大型直流暂冲式超声速风洞变速压流场控制方法 | |
| US8146481B2 (en) | Actuator, actuator control method, and actuator control program | |
| CN106774468A (zh) | 气体流量控制方法 | |
| CN106354013B (zh) | 攻角的线性自抗扰控制方法 | |
| CN103984234A (zh) | 一种电液伺服系统自修正模糊pid控制的方法 | |
| CN113008507A (zh) | 一种基于暂冲气源的大流量高稳定马赫数风洞快速调节系统及方法 | |
| CN107387504B (zh) | 一种液压力装置的任意卸压曲线压力控制方法 | |
| CN104880093B (zh) | 炉窑温度智能控制方法 | |
| CN114967474A (zh) | 一种基于神经网络的通用风洞流场控制方法 | |
| RU2587526C1 (ru) | Регулятор давления воздуха в форкамере аэродинамической трубы | |
| RU2587518C1 (ru) | Регулятор давления воздуха в форкамере аэродинамической трубы с форсированным выходом на заданный режим | |
| CN103016464A (zh) | 一种液压试验机加载速度控制装置及控制方法 | |
| CN102749939B (zh) | 一种密闭腔pwm加热控制方法及其系统 | |
| US11441503B2 (en) | Method for determining optimized fuel injection history | |
| CN107562092B (zh) | 一种可编程可受控的温控电路、方法和介质 | |
| RU2665567C1 (ru) | Способ управления форсажной камерой сгорания | |
| CN113236443B (zh) | 一种变推力发动机压力反馈控制参数自整定方法 | |
| CN112327604B (zh) | 一种前馈补偿的预期动态pi及pid控制方法 | |
| RU2708474C2 (ru) | Система управления форсажной камерой сгорания | |
| CN114488785A (zh) | 一种mfc致动器轨迹跟踪方法 | |
| RU2653262C2 (ru) | Способ управления газотурбинным двигателем и система для его осуществления | |
| RU2688950C1 (ru) | Способ регулирования давления в замкнутом объеме и устройство для его реализации | |
| CN110848045A (zh) | 一种小型涡喷发动机加力与自由喷管的耦合控制方法 | |
| RU113595U1 (ru) | Устройство для формирования сигнала, соответствующего оптимальной по быстродействию диаграмме перемещения исполнительного органа механизма, упруго соединенного с электродвигателем, при ограничении четвертой производной скорости |