[發明專利]基于氣動調節閥的試車臺空氣流量調節的自動控制方法

在審

• 申請號: 202011605940.5
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112764437A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 郭洪業;張海洲;李俊杰;王偉麗;史向前
• 申請（專利權）人: 北京動力機械研究所
• 主分類號: G05D7/06
• 分類號: G05D7/06
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 梁倩;廖輝

1.一種基于氣動調節閥的試車臺空氣流量調節的自動控制方法，其特征在于，該方法的具體步驟如下：

步驟一，建立所述氣動調節閥(1)所在管路的控制模型，所述控制模型包括：高壓氣源、臨界噴管(3)及氣動調節閥(1)；所述高壓氣源通過管路與與臨界噴管(3)的入口端連接，所述管路的高壓氣源所在端分為兩個以上支路，每個支路上均安裝有一個氣動調節閥(1)；

步驟二，將通過臨界噴管(3)的空氣流量調節轉化為對臨界噴管(3)內的空氣壓力調節，進而轉化為對臨界噴管(3)前的管路內的壓力調節；

步驟三，計算當次試驗的通過臨界噴管(3)的空氣流量的目標值對應的每個閥門的目標開度，每個閥門的目標開度均相等，均為L，令閥門的開口減小△L后，即L-△L作為每個閥門的預開度；

步驟四，調節每個閥門的開度至所述預開度L-△L后，通過工業控制器PLC對閥門的開度進行PID控制，控制閥門的開度逐漸增加，直到達到目標開度L。

2.如權利要求1所述的一種基于氣動調節閥的試車臺空氣流量調節的自動控制方法，其特征在于，所述PID控制的控制算法為離散PID控制算法，表達式為：

式中，k為采樣時刻的序號，k＝1，2，…；k_p為比例系數，k_I為積分系數，k_D為微分系數，T為采樣總時間，T_I為采樣積分時間，T_D為采樣微分時間，且k_I＝k_p/T_I，k_D＝k_pT_D；e(j)為第j次采樣的輸入差值；u(k)為第k采樣時刻的輸出值，e(k-1)為第k-1時刻所得的偏差信號，e(k)為第k時刻所得的偏差信號。

3.如權利要求1所述的一種基于氣動調節閥的試車臺空氣流量調節的自動控制方法，其特征在于，所述控制模型還包括安全閥(2)；所述安全閥(2)安裝在管路的未分支的所在端上。

4.如權利要求1所述的一種基于氣動調節閥的試車臺空氣流量調節的自動控制方法，其特征在于，在步驟二中，計算通過臨界噴管(3)的空氣流量q，計算公式如下：

其中，A_S為臨界噴管(3)的喉道面積，T_t為臨界噴管(3)內的空氣總溫，K為流量常數；p_t為臨界噴管(3)內的空氣總壓；

由于A_S、T_t及K均為已知值，通過臨界噴管(3)的空氣流量q與臨界噴管(3)內的空氣總壓p_t一一對應。

5.如權利要求1所述的一種基于氣動調節閥的試車臺空氣流量調節的自動控制方法，其特征在于，在步驟三中，繪制所有氣動調節閥(1)的流量特性曲線，用插值法擬合氣動調節閥(1)的開度和其所在支路內的空氣壓力的關系曲線；根據所述流量特性曲線及氣動調節閥(1)的開度和其所在支路內的空氣壓力的關系曲線，計算得到當次試驗的通過臨界噴管(3)的空氣流量的目標值對應的每個閥門的目標開度。