[發明專利]一種用于低氧環境試驗的控制系統

在審

• 申請號: 201711290166.1
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN107861548A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 高飛;尹濤;李紅;楊志鵬;侯京鋒;劉玥
• 申請（專利權）人: 北京強度環境研究所;天津航天瑞萊科技有限公司
• 主分類號: G05D27/02
• 分類號: G05D27/02;B64F5/60;B64G7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用于低氧環境試驗的控制系統，包括操作計算機、控制器、控制回路、傳感器；其特征在于，所述控制器包括控制器主站、控制器從站、從站擴展模塊；所述控制回路包括供氣壓力控制回路、水浴汽化器控制回路、加熱模塊冷卻控制回路、壓力控制回路、溫度控制回路、氧濃度控制回路；所述傳感器包括環境氧濃度傳感器、環境溫度傳感器、環境壓力傳感器；操作計算機與控制器主站之間通過以太網通訊，控制器主站與控制器從站之間通過以太網通訊，控制器從站與從站擴展模塊之間通過接口模塊通訊；操作計算機對控制器主站發送試驗參數并接收控制器主站發送的試驗數據，并將試驗數據保存至操作計算機的硬盤內；控制器主站直接控制供氣壓力控制回路和水浴汽化器控制回路，控制器從站直接控制加熱模塊冷卻控制回路、壓力控制回路、溫度控制回路、氧濃度控制回路，并接收壓力傳感器和一部分溫度傳感器的反饋；從站擴展模塊接收氧濃度傳感器和另一部分溫度傳感器的反饋。

2.如權利要求1所述的一種用于低氧環境試驗的控制系統，其特征在于，供氣壓力控制回路包括系統增壓閉環控制和供氣管路壓力閉環控制兩部分；通過向低溫液氮儲槽內通入氮氣實現系統增壓，低溫液氮儲槽配有低溫液氮儲槽壓力傳感器，實時監測低溫液氮儲槽內的壓力，并將壓力信號發送至控制器主站，通過閉環控制算法計算控制量，并將控制信號發送至氮氣流量調節裝置，調節通入低溫液氮儲槽內的氮氣量，實現系統增壓閉環控制；氮氣通入的管路上安裝的氮氣管路壓力傳感器用于監測管路內的氮氣壓力，控制器主站根據氮氣管路壓力傳感器反饋的壓力值，實時調節管路節流裝置，達到供氣管路壓力閉環控制。

3.如權利要求1所述的一種用于低氧環境試驗的控制系統，其特征在于，水浴汽化器溫度控制回路用于調節水浴汽化器內換熱介質溫度，水浴汽化器內安裝的水浴汽化器溫度傳感器用于監測水浴汽化器內換熱介質溫度，并反饋至控制器主站，經過閉環控制算法計算后，控制器主站發送控制信號至水浴汽化器功率調節器，控制加熱功率，當水浴汽化器內換熱介質溫度達到目標溫度后，停止加熱。

4.如權利要求1所述的一種用于低氧環境試驗的控制系統，其特征在于，加熱模塊冷卻控制回路用于控制電動調節閥調節通入加熱模塊的氮氣量，利用氮氣熱交換，將試驗過程中的加熱模塊進行冷卻；每路氮氣配有冷卻用氮氣壓力傳感器，冷卻用氮氣壓力傳感器將管路內的壓力以模擬信號的形式反饋至控制器從站，經控制器從站轉換為數字信號后，通過以太網發送至控制器主站進行閉環控制運算，計算得出的控制量再經以太網發送至控制器從站，控制器從站發送控制信號至電動調節閥以調節閥門開度，實現管路穩定壓力的功能。

5.如權利要求1所述的一種用于低氧環境試驗的控制系統，其特征在于，壓力控制回路實現試驗環境壓力閉環控制，試驗環境四周布置多個環境壓力傳感器，環境壓力傳感器實時監測試驗環境壓力，并反饋至控制器從站，閉環控制算法選擇以壓力最大值或壓力均值作為閉環控制反饋；控制器從站發送控制信號至環境壓力電動調節閥，調節通入試驗環境內的氮氣，實現試驗環境壓力穩定的功能。

6.如權利要求1所述的一種用于低氧環境試驗的控制系統，其特征在于，溫度控制回路實現試驗環境溫度閉環控制，試驗加熱過程中，環境溫度隨之升高，對試驗環境內的儀器儀表的正常工作產生影響，所以需保證試驗環境溫度保持在合理范圍內；采用低溫液氮作為冷卻介質，試驗環境四周布置多只環境溫度傳感器，環境溫度傳感器監測試驗環境溫度，并反饋至控制器從站和從站擴展模塊，以多個溫度值的最大值作為閉環控制反饋，調節低溫液氮流量調節閥的開度，控制通入試驗環境低溫液氮量，實現為試驗環境降溫的功能。

7.如權利要求1所述的一種用于低氧環境試驗的控制系統，其特征在于，氧濃度控制回路實現試驗環境氧濃度的閉環控制，根據試驗條件，氧濃度控制回路實時調節試驗環境氧濃度含量；試驗環境四周布置多個環境氧濃度傳感器，且每個排風管路內布置一個環境氧濃度傳感器；空氣通入管路上安裝有電動調節閥，控制通入空氣量，通過空氣與氮氣的混合，調整試驗環境氧濃度含量；排氣管路安裝有排氣風機，氧濃度控制回路控制排氣風機的排氣量，實現調節試驗環境氧濃度升降速率的功能。

8.一種采用權利要求1～7任一的用于低氧環境試驗的控制系統的控制方法，其特征在于，包括：水浴汽化器加熱控制、系統增壓控制、氣體置換控制、加熱模塊冷卻控制、艙內壓力控制、艙內氧濃度控制、艙內溫度控制；所述控制方法用于飛行器艙環境。