[發(fā)明專利]一種姿控動(dòng)力系統(tǒng)熱環(huán)境模擬試驗(yàn)熱流控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911026189.0
• 申請(qǐng)日: 2019-10-25
• 公開（公告）號(hào): CN110789744B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李廣會(huì);寇鑫;李民民;呂欣;李紅林;李志勛;朱倫倫;劉陽;趙飛;何小軍;張慧君;李永斌;吳波;董冬;牛強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安航天動(dòng)力試驗(yàn)技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): B64G7/00
• 分類號(hào): B64G7/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 史曉麗

本發(fā)明屬于航天發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境模擬技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種姿控動(dòng)力系統(tǒng)熱環(huán)境模擬試驗(yàn)熱流控制系統(tǒng)及方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中燈陣熱流密度控制連續(xù)性和可靠性不足，且過程中若熱流測(cè)量出現(xiàn)較大偏離沒有預(yù)警和應(yīng)急處理的技術(shù)問題，其中，系統(tǒng)由上位機(jī)、控溫儀、可控硅功率輸出器和溫度/熱流傳感器組成。控溫儀采集試件的熱流/溫度值，與接收來自上位機(jī)的熱流值進(jìn)行比較，采用PID控制算法控制可控硅功率輸出器的輸出功率，同時(shí)將采集到的熱流/溫度值反饋給上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)保存、處理。控制方法包括開環(huán)控制、以及在熱流值或可控硅功率輸出器輸出電壓出現(xiàn)較大偏差時(shí)，可由閉環(huán)控制切換為開環(huán)控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航天發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境模擬技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種姿控動(dòng)力系統(tǒng)熱環(huán)境模擬試驗(yàn)熱流控制方法方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

熱環(huán)境模擬試驗(yàn)中多采用紅外燈陣進(jìn)行加熱，其優(yōu)點(diǎn)在于加熱速率快，通過調(diào)節(jié)輸入電壓開度即可調(diào)整其加熱功率。部分姿控動(dòng)力系統(tǒng)整機(jī)試驗(yàn)時(shí)，根據(jù)試驗(yàn)任務(wù)要求，在地面防隔熱試驗(yàn)中，需對(duì)軌控艙進(jìn)行分區(qū)熱流加載，熱載荷加載區(qū)域分為迎風(fēng)面錐段、迎風(fēng)面柱段、背風(fēng)面錐段和背風(fēng)面柱段，共四個(gè)區(qū)域。輻射加熱試驗(yàn)時(shí)間一般不小于500s。

目前，熱環(huán)境模擬試驗(yàn)中仍存在以下問題：

1)燈陣熱流密度的控制不具備閉環(huán)控制、開環(huán)控制及閉環(huán)迅速切換開環(huán)控制功能，試驗(yàn)過程中熱流加載的連續(xù)性及可靠性無法保障；

2)未設(shè)置故障預(yù)警系統(tǒng)，不能實(shí)時(shí)顯示目標(biāo)熱流曲線和加載電壓換算的熱流曲線，無法對(duì)試驗(yàn)過程中12個(gè)分區(qū)的真實(shí)熱流載荷實(shí)時(shí)監(jiān)視，當(dāng)出現(xiàn)較大偏離時(shí)，無法將相應(yīng)分區(qū)切換至開環(huán)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是在于解決現(xiàn)有技術(shù)中燈陣熱流密度控制連續(xù)性和可靠性不足，且過程中若熱流測(cè)量出現(xiàn)較大偏離沒有預(yù)警和應(yīng)急處理的技術(shù)問題，提供一種姿控動(dòng)力系統(tǒng)熱環(huán)境模擬試驗(yàn)熱流控制系統(tǒng)及方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種姿控動(dòng)力系統(tǒng)熱環(huán)境模擬試驗(yàn)熱流控制系統(tǒng)，其特殊之處在于，包括：上位機(jī)、控溫儀、可控硅功率輸出器、以及紅外燈陣；

所述上位機(jī)用于不同時(shí)刻的熱流值及熱流計(jì)采集的熱流值，通過查詢對(duì)應(yīng)關(guān)系表將熱流值轉(zhuǎn)換為可控硅功率輸出器輸出的百分比，并將可控硅功率輸出器輸出的百分比發(fā)送給控溫儀；對(duì)應(yīng)關(guān)系表是通過標(biāo)定紅外燈陣各分區(qū)不同時(shí)刻的熱流值與可控硅功率輸出器輸出的百分比的對(duì)應(yīng)關(guān)系得到；

所述控溫儀通過模擬量控制將可控硅功率輸出器輸出的百分比發(fā)送給可控硅功率輸出器；

所述可控硅功率輸出器用于輸出對(duì)應(yīng)功率對(duì)紅外燈陣進(jìn)行加電；

所述紅外燈陣用于對(duì)待測(cè)試件進(jìn)行加熱，待測(cè)試件的表面設(shè)置有熱流計(jì)。

進(jìn)一步地，溫控儀與上位機(jī)采用RS-485總線通信，經(jīng)串口服務(wù)器將485串口轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)AN接口傳送，RS-485總線通信輸出在通訊和接收狀態(tài)下，均為高阻狀態(tài)。

一種如上所述姿控動(dòng)力系統(tǒng)熱環(huán)境模擬試驗(yàn)熱流控制系統(tǒng)的控制方法，其特殊之處在于，所述控制方法為分區(qū)控制，包括以下步驟：

步驟1，對(duì)待測(cè)試件表面進(jìn)行分區(qū)，并分別對(duì)每個(gè)區(qū)內(nèi)不同時(shí)刻的熱流值與可控硅功率輸出器輸出的百分比之間的關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定，得到每個(gè)區(qū)不同時(shí)刻的預(yù)設(shè)熱流值；

步驟2，將每個(gè)區(qū)不同時(shí)刻的預(yù)設(shè)熱流值輸入至上位機(jī)；

步驟3，上位機(jī)根據(jù)不同時(shí)刻的預(yù)設(shè)熱流值和安裝于待測(cè)試件表面的熱流計(jì)采集的熱流值，通過PID控制算法計(jì)算得到可控硅功率輸出器輸出的百分比；

步驟4，上位機(jī)將可控硅功率輸出器輸出的百分比發(fā)送至控溫儀；

步驟5，控溫儀通過模擬量控制將可控硅功率輸出器輸出的百分比發(fā)送至可控硅功率輸出器；