[发明专利]一种风洞组合支撑机构运动的同步控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及飞行器风洞试验技术，尤其涉及一种风洞组合支撑机构运动的同步控制方法。

背景技术

尾部支撑方式是飞行器风洞试验中最常用、最成熟的支撑方式之一，在该支撑方式下，可进行常规测力、全机测压以及部件测力等试验，飞行器进行风洞模拟试验时，尾支撑机构对飞行器的尾部流场会产生较大的干扰，影响到飞行器的气动特性，亦无法提供准确的气动力数据。在上述因素下，结合型号试验需求研制了一套基于条带悬挂支撑的模型姿态控制机构，在该支撑方式下，模型尾部的气动特性可以更为准确地反映，但条带悬挂支撑方式同时对飞行器模型机身和机翼部段的气动特性产生了影响。为真实反映飞行武器的气动特性，获取准确的气动力数据，需获取条带悬挂支撑机构对模型气动力数据的干扰情况，就必须将尾部支撑机构和条带悬挂支撑机构同时与模型相连接。这种组合支撑方式在风洞试验中非常少见，具有较大的技术难度和较高的安全风险。为满足这一特殊需求，我们开展了条带悬挂支撑机构和尾部支撑机构运动的同步控制技术研究工作。研究工作的核心是要求两套支撑机构实现严格同步控制，否则无法保证干扰试验的正常进行，甚至可能导致支撑机构、飞行器模型和风洞洞体严重损坏。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种风洞组合支撑机构运动的同步控制方法，其中：组合支撑机构中以尾部支撑机构为主支撑机构，条带支撑机构为辅助支撑机构。首先将尾部支撑机构确定为主动控制对象，条带悬挂支撑机构确定为随动控制对象；其次对组合支撑机构中两套独立机构动态响应时间、运动速度、控制指令响应的时滞性等特征进行测试并记录其数据；最终通过指令的时序控制来实现辅助支撑机构实时跟随主支撑机构，并采取了相应的安全策略，应对试验过程中存在的风险，确保试验万无一失。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种风洞组合支撑机构运动的同步控制方法，包括如下步骤：

步骤一、确定两套机构的主从控制：将尾支撑机构控制系统确定为主动控制系统，条带悬挂支撑机构控制系统确定为随动控制系统；

步骤二、测量两套机构对主控计算机发出的控制指令的动态响应时间差，具体的测量方法如下：

1）主控计算机发出的控制指令通过以太网同时发送给电液伺服PLC平台和辅控计算机，其中：

电液伺服PLC平台将控制指令转换成控制信号发送给电液伺服控制器，电液伺服控制器通过现场伺服阀控制尾支撑机构油缸进、出油口的流量，从而使尾支撑机构开始运转，位移传感器实时采集油缸位移，同时将油缸位移信号传送给电液伺服PLC平台，电液伺服PLC平台将油缸位移信号换算成角度信号，并通过以太网发送给主控计算机，主控计算机实时记录尾支撑机构的角度，并在曲线图中形成相对于时间轴的尾支撑机构的角度曲线；

辅控计算机将主控计算机发出的控制指令发送给电机控制PLC平台，电机控制PLC平台将控制指令转换成驱动信号发送给电机驱动系统，从而使条带支撑机构开始运转，编码器实时采集条带悬挂支撑机构的角度，同时将条带悬挂支撑机构的角度信号传送给电机控制PLC平台，电机控制PLC平台将条带悬挂支撑机构的角度信号传送给辅控计算机，辅控计算机通过以太网将角度信号实时发送至主控计算机，主控计算机实时记录条带支撑机构的角度，并在上述同一曲线图中形成相对于时间轴的条带支撑机构的角度曲线；

2）将上述曲线图中的两条曲线实时记录和保存在主控计算机的数据库中，并通过比较尾支撑机构和条带支撑机构的角度曲线，得到两套机构对控制指令动态响应的时间差；

步骤三、分别测量两套支撑机构在不同的给定速度指令下、在不同角度范围内的实际运行速度，并计算得到给定速度与实际运行速度的差值，同时将测量结果和计算结果实时记录并保存在主控计算机的数据库中；

步骤四、采用以尾部支撑机构控制系统为主动系统，条带悬挂支撑机构控制系统随动的方式实施主从控制，具体的控制方法如下：

在启动阶段，根据步骤二测量得到的动态响应时间差，采用指令给定延时的方法，保证两套机构在启动段同步启动，确保启动段的安全；

在运行阶段，根据步骤三测得的两套机构的实际运行速度在控制策略中对条带悬挂支撑机构控制系统速度进行同步修正，以保证两套机构同步运行；

步骤五、在两套支撑机构同步运行过程中，实时监测同步误差和两套机构运动情况，当任一支撑机构运行异常或是同步误差超过设定值时，主控计算机发出紧急停车指令，令电液伺服系统紧急断油，电机系统断电抱闸。