[發明專利]風洞馬赫數控制器

有效

• 申請號: 201010228521.4
• 申請日: 2010-07-16
• 公開（公告）號: CN101887267A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 羅印升;邢紹邦;宋偉;陳太洪;高倩;沃松林;包伯成
• 申請（專利權）人: 江蘇技術師范學院
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 常州市江海陽光知識產權代理有限公司 32214
• 代理人: 蔣全強

1.一種風洞馬赫數控制器，其特征在于包括：工業PC機，與該工業PC機相連的ISA總線，與ISA總線相連的用于控制調壓閥和快速閥的模擬量輸出控制電路，與ISA總線相連的用于獲取氣壓、溫度、調壓閥開度和作用在試驗模型上的多個空氣動力參數的數據采集電路，與ISA總線相連的用于通過控制攻角機構而控制試驗模型姿態的開關量輸入輸出電路；在風洞試驗的啟動階段采用帶有自調因子的模糊控制方法來控制風洞的試驗段中氣流的馬赫數，當試驗段中氣流的實際馬赫數Ma≤3ΔMW時，改為采用PID控制方法控制該試驗段中氣流的馬赫數；所述ΔMW為判斷實際馬赫數Ma是否穩定的誤差值，ΔMW在0.001-0.005范圍內取值；

當工業PC機連續5次判定實際馬赫數Ma在ΔMW內，且試驗模型的攻角已到位即試驗模型姿態處于預設姿態時，工業PC機通過所述數據采集電路采集作用在試驗模型上的多個空氣動力參數；

然后控制試驗模型變化到下一個攻角和/或控制試驗段中的氣流變化到下一馬赫數，并重復上述的馬赫數控制和各空氣動力參數數據的采集過程。

2.根據權利要求1所述的風洞馬赫數控制器，其特征在于：所述的帶有自調因子的模糊控制方法包括如下步驟：

分別選取當前計算出的實際馬赫數和設定馬赫數、風洞穩定段的總壓和實際測量值之間的誤差(E)和誤差變化率(EC)作為模糊控制器的輸入變量，U定義為控制變量；

E、EC及U的論域選取如下式：

{E}＝{EC}＝{U}＝{-N，…，-2，-1，0，1，2，…，N}，

則在全論域范圍內帶有自調因子的模糊控制規則可表示為：

U＝-[α×E+(1-α)×EC]，

其中：0≤a₀≤a_S≤1，α∈[a₀，a_S]。

3.根據權利要求1所述的風洞馬赫數控制器，其特征在于：所述PID控制方法的控制步驟包括：工業PC機將測得的風洞中實際的馬赫數與設定的馬赫數比較后，經過控制器中控制算法的計算，再經過模擬量輸出控制電路輸出控制信號，以調節調壓閥門開度，以實現馬赫數的閉環控制。

4.根據權利要求1所述的風洞馬赫數控制器，其特征在于：所述試驗段中的實際馬赫數的測量步驟包括：

實時采集風洞穩定段總壓P₀₁和試驗段靜壓P₁₁，依據公式：P₀＝P₀₁-P₀₀+P_a0和P₁＝P₁₁-P₁₀+P_a0計算出相對總壓P₀和相對靜壓P₁值；

再根據公式：Ma＝sqrt(5.0*(POW(P₁/P₀，-0.2857)-1.0))，計算出實際馬赫數Ma。

5.根據權利要求1所述的風洞馬赫數控制器，其特征在于：在風洞試驗的啟動階段，根據積累的試驗數據，預開調壓閥到指定開度，然后打開風洞快速閥，高速氣流經調壓閥、穩定段和噴管后，加速到達試驗段。