[发明专利]一种自动调压式高压氦气控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种氦气压力调节系统，具体涉及一种高压氦气能源系统终端输出压力的快速准确自动调压式高压氦气控制系统。

背景技术

燃气液压伺服是以燃气压力为一次能源，推动涡轮泵高速旋转产生液压动力输出给伺服作动器的伺服系统。

自动调压式高压氦气控制系统是模拟燃气液压伺服内弹道特性，以高压氦气代替燃气的控制系统，其中，内弹道特性用于描述氦吹系统输出终端压力随时间的变化特性，理想的内弹道特性曲线如图1所示。因此，如何使高压氦气控制系统所提供的终端输出压力快速、准确的稳定在指定压力范围内，成为了系统设计的关键问题。

目前，国内低压能源供给主要依赖于气动调节阀的自我调节功能。例如沼气池的自动调节系统，就是充分利用气动调节阀的自我调节功能来控制输出压力的。气动调节阀可以根据输入端和输出端的压力差进行动作，当输出端压力高于输入端压力时，气动调节阀关闭；当输出端压力低于输入端压力时，气动调节阀开启，开启的大小取决于阀门两侧的压差。利用此种方法得到的终端输出压力变化平缓，然而具有一定的局限性，无法满足对终端输出压力快速变化的需求。此方法目前主要用于低压能源的压力调节领域。

国内高压氦气压力控制主要依赖于手动调节。例如火箭伺服机构的地试设备主要采用手动调节的高压氦吹系统。高压氦吹系统，即利用惰性气体氦气为伺服机构提够一定压力的能源。气源管路中的气动调节阀可通过连动机构与比例调节阀固定为一体，通过控制比例调节阀来调节起动调节阀开启的大小。即比例调节阀可将输入电流信号转换成压力信号，从而来调整气动调节阀的开启程度。因此，系统通过监测终端压力，手动调节比例调节阀的输入电流，来间接调节气动调节阀，最终达到终端压力调节的功能。由于燃气内弹道曲线要求平稳，并且有快速的阶越变化，利用此方法得到的终端压力平滑度不高，滞后性较大，对于技术操作人员的依赖性较高。所以并不能很好的模拟燃气的工况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动调压式高压氦气控制系统，该系统能够提高压力调节的快速性和准确性，实现高压气源终端压力的快速、准确、稳定输出。

实现本发明目的的技术方案：一种自动调压式高压氦气控制系统，该系统包括主气瓶、高压缓冲瓶、低压缓冲瓶、气动调节阀、主气电磁阀、高缓电磁阀、低缓电磁阀、终端电磁阀，主气瓶的输出接口与气动调节阀的输入端连通，气动调节阀的输出端与主气电磁阀的输入端连通，高压缓冲瓶的输出接口与高缓电磁阀的输入端连通，压缓冲瓶的输出接口与低缓电磁阀的输入端连通，主气电磁阀、高缓电磁阀、低缓电磁阀的输出端均与终端电磁阀的输入端连通。

所述的压力传感器的输出端与控制器的输入端连通，控制器的输出端与气动调节阀、主气电磁阀、高缓电磁阀、低缓电磁阀、终端电磁阀的控制信号输入端均连通。

所述的终端电磁阀的输出端与压力传感器的输入端连通，压力传感器的输出端与控制器的输出端连通。

所述的控制器输出端与气动调节阀的控制信号输入端之间设有比例调节阀。

本发明的有益技术效果在于：(1)本发明通过使用高压缓冲瓶和低压缓冲瓶，可以保证终端压力超调量小、快速性高，同时保证输出压力的稳定性，缓冲瓶的引入同时减小了管路受到的冲击，从而减小了管路爆裂、泄露的风险；高压缓冲瓶和低压缓冲瓶的引入提高了终端压力输出的快速性。(2)本发明通过采用PID算法进行终端压力的闭环调节，可以保证终端压力准确的稳定在预期压力范围内，提高了终端压力输出的准确性。(3)本发明采用分段式PID算法，针对不同的工况，自动决策是否采用PID调节，若采用PID调节可选择参数大小，从而保证终端压力调节的快速性和稳定性，提高了终端压力输出的稳定性；分段式PID可以根据需要进行多级分段，无限提高控制精度。(4)本发明用分段式PID算法保证了终端输出压力的平滑度，滞后性小，省去了操作人员的大量工作，尤其是减小了输出压力对操作人员的依赖性，大大提高了调节精度。同时提高了系统的安全性以及应急处理能力。

附图说明

图1为现有技术中理想内弹道特性曲线；

图2本发明所提供的一种自动调压式高压氦气控制系统原理框图；

图3本发明所提供的一种自动调压式高压氦气控制系统组成图；

图4本发明所提供的一种自动调压式高压氦气控制系统PID闭环运算模型；

图5采用本发明所提供的一种自动调压式高压氦气控制系统的内弹道特性曲线实例。