[發(fā)明專利]一種基于氣壓預測的分時點火控制方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112177803B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設計）人: 朱方爽;郝雪杰;鄧為
• 申請（專利權）人: 湖北三江航天紅林探控有限公司
• 主分類號: F02K9/95
• 分類號: F02K9/95;F02K9/96
• 代理公司: 北京匯信合知識產(chǎn)權代理有限公司 11335
• 代理人: 王艷波

本發(fā)明公開了一種基于氣壓預測的分時點火控制方法及系統(tǒng)，包括：根據(jù)產(chǎn)氣量M_in和排氣量M_out，計算預測氣量M_y；根據(jù)充入氣體帶入焓H_in、排出氣體內(nèi)帶出焓H_out和換熱量Q，計算儲存氣體總熱力學能U和儲存氣體預測溫度T_y；根據(jù)動態(tài)擴充容積dV和儲氣裝置固定容積V₀，計算預測容積V_y；根據(jù)預測氣量M_y、預測溫度T_y和預測容積V_y，通過氣體狀態(tài)方程計算預測氣壓P_y；當預測氣壓P_y低于設定壓力閾值P_m且距離上一套脈沖產(chǎn)氣單元的點火時間大于設定時間閾值t_m時，發(fā)出點火指令。本發(fā)明使用預測氣壓代替?zhèn)鹘y(tǒng)基于壓力傳感器的測量氣壓實現(xiàn)閉環(huán)控制，通過軟件算法實現(xiàn)硬件功能，提高了系統(tǒng)可靠性、可維護性和經(jīng)濟性。

技術領域

本發(fā)明涉及火工能源動力技術領域，具體涉及一種基于氣壓預測的分時點火控制方法及系統(tǒng)。

背景技術

在火工能源動力裝置中，通常由推進劑或火藥燃燒產(chǎn)生高溫高壓氣體來實現(xiàn)動力輸出。一系列脈沖產(chǎn)氣單元與儲氣裝置連通，先將推進劑或火藥燃燒產(chǎn)生的氣體存儲于儲氣裝置中，再由儲氣裝置向外排氣產(chǎn)生動力，依靠儲氣裝置壓力變化的緩沖效應實現(xiàn)能量的儲存和匹配。為保證儲氣裝置內(nèi)的氣量始終充足，需要合適的控制算法對脈沖產(chǎn)氣單元進行點火控制，保證氣量不足時能夠及時補充。常規(guī)的控制系統(tǒng)如圖1所示，通過壓力傳感器測試儲氣裝置壓力，并與設定壓力閾值對比，當反饋壓力低于設定壓力時，控制脈沖產(chǎn)氣單元點火，向儲氣裝置補氣。

上述控制系統(tǒng)存在如下問題：

1、壓力傳感器的檢定問題

壓力傳感器通常需要定期檢定(檢定期一般為一年)，通常火工能源動力裝置安裝在封閉的艙段內(nèi)部，檢定時需要將艙段分解脫殼；此外，壓力傳感器的拆卸還涉及到安裝接口的高溫高壓密封問題，拆裝后必須重新進行氣密性測試，操作極為不便。

2、壓力傳感器的準確性問題

當壓力傳感器出現(xiàn)故障或由于干擾產(chǎn)生的局部擾動，可能會導致誤點火或不點火，從而造成儲氣裝置壓力過高或氣量不足，使火工能源動力裝置失效；壓力傳感器的使用降低了系統(tǒng)的整體可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術中存在的上述問題，本發(fā)明提供一種基于氣壓預測的分時點火控制方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明公開了一種基于氣壓預測的分時點火控制方法，包括：

氣量預測：

根據(jù)脈沖產(chǎn)氣單元的產(chǎn)氣特性預測產(chǎn)氣量M_in；

根據(jù)排氣裝置的累計排氣時間t_P和排氣質(zhì)量流量dM_out，計算排氣量M_out；

根據(jù)產(chǎn)氣量M_in和排氣量M_out，計算預測氣量M_y；

溫度預測：

根據(jù)充氣質(zhì)量流量dM_in和充氣溫度，計算充入氣體帶入焓H_in；

根據(jù)排氣質(zhì)量流量dM_out和排氣溫度，計算排出氣體內(nèi)帶出焓H_out；

根據(jù)對流換熱理論，計算氣體與外部環(huán)境的換熱量Q；

根據(jù)充入氣體帶入焓H_in、排出氣體內(nèi)帶出焓H_out和換熱量Q，計算儲存氣體總熱力學能U和儲存氣體預測溫度T_y；