[發明專利]一種氣動加熱模擬試驗系統

在審

• 申請號: 201611023440.4
• 申請日: 2016-11-21
• 公開（公告）號: CN108088690A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 張琳
• 申請（專利權）人: 張琳
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種氣動加熱模擬試驗系統，利用基于遺傳算法的PID，實現對溫度熱流的實時跟蹤控制，實現模擬氣動加熱，系統采用移相觸發調壓，實現對石英燈功率的控制。該控制系統運行穩定可靠，對溫度和熱流都有很好的控制效果，具有工程應用價值。

技術領域

本發明涉及一種氣動加熱模擬試驗系統，適用于機械領域。

背景技術

高速飛行器的氣動加熱現象不可避免，在這樣一種熱環境下飛行，對飛行器結構與材料是一種挑戰。由于處于受熱飛行狀態下的飛行器還需要做轉向、加速等高度機動動作，這使得其殼體材料和結構強度與熱環境關系變得十分復雜，需要研究這種多狀態、快速連續的非線性變化過程。研究解決上述各種結構熱問題，是飛行器設計的關鍵技術問題之一。

結構熱試驗技術是為解決飛行器高速后出現的熱障問題而發展起來的一種地面模擬試驗技術。它通過在地面等效模擬飛行熱環境和氣動載荷來考察其對結構的影響，提高飛行器初步設計的效率，豐富高速飛行器設計的手段。由于結構熱試驗技術的復雜性，目前國內還沒有全面開展這方面的研究。對于此方法的驗證，大多數文獻都采用仿真數據來進行分析，與工程實際情況有一定差距。

發明內容

本發明提出了一種氣動加熱模擬試驗系統，利用基于遺傳算法的PID，實現對溫度熱流的實時跟蹤控制，實現模擬氣動加熱，系統采用移相觸發調壓，實現對石英燈功率的控制。

本發明所采用的技術方案是：

所述氣動加熱模擬試驗系統由可編程控制器輸出4~20mA電流，用它來實現移相控制，并使導通角和電流呈線性關系，但由于控制器的輸出信號太小，還要采用可控硅觸發器，將信號放大并轉換為脈沖信號才能觸發晶閘管。

所述氣動加熱模擬試驗系統通過紅外輻射模擬氣動加熱傳遞給飛行器結構的熱量，使紅外輻射給飛行器表面的熱流等于氣動加熱施加給飛行器的熱流，然后測量結構的熱響應。

所述氣動加熱模擬試驗系統由控制系統、加熱系統、數據采集系統組成，控制系統主要包括計算機和開發的控制軟件，加熱系統是執行機構，包括電功率調節器、紅外輻射加熱器。數據采集系統包括PLC、傳感器和變送器。

本發明的有益效果是：該控制系統運行穩定可靠，對溫度和熱流都有很好的控制效果，具有工程應用價值。

附圖說明

圖1是本發明的移相觸發晶閘管調壓控制電路原理圖。

圖2是本發明的系統整體結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1，移相觸發調壓，即在交流電的半個周期(正半周期或負半周期)內，通過控制(移動)觸發脈沖的相位，來調整導通時間(又稱導通角)和關斷時間(又稱控制角)的比例，以達到改變輸出電壓平均值的目的。移相觸發調壓方式的移相范圍寬，控制方式簡單，易于集中控制，有效保護、輸出電流大等優點，是交流調壓的理想電路，并可由交流電網直接供電，無需外加同步、脈沖變壓器和外接直流電源。

在該系統中，由可編程控制器( programable logic controller，PLC)輸出4~20mA電流，用它來實現移相控制，并使導通角和電流呈線性關系。但由于控制器的輸出信號太小，還要采用可控硅觸發器，將信號放大并轉換為脈沖信號才能觸發晶閘管。

隨著PLC控制器輸出電流I的大小的不同，電容C3的充電速率不一樣，C3的電荷放電時問也就有所不同。輸出脈沖即發生相移，導致觸發脈沖使晶閘管的導通角隨其相移而改變，通過品閘管的電流就會因為控制動作的不同而相應變化，從而達到控制效果。