[发明专利]一种风洞螺旋桨滑流气源系统控制方法

说明书

本发明是一种风洞螺旋桨滑流气源系统控制方法，所述控制方法所采用的控制装置包括一个储气罐(1)，储气罐(1)以下依次连接气动截止阀(2)、一级减压装置(3)、初级电加热装置(4)、次极电加热装置(5)、二级减压装置(6)，经二级减压装置(6)减压后的气体吹动螺旋桨(7)转动，其中，一级减压装置(3)和二级减压装置(6)均由大气动调节阀(8)和小气动调节阀(9)并联构成，在二级减压装置(6)的前、后分别设置压力传感器，本发明技术方案使用二次减压装置、分级热交换装置，通过前馈‑反馈控制，解决了手动控制无法及时准确提供有效的压力、流量的问题。

技术领域

本发明是一种风洞螺旋桨滑流气源系统控制方法，属于自动化控制技术领域。

背景技术

对于风洞滑流气源控制系统而言，国内尚无成熟应用。对于传统的风洞滑流气源控制系统来说，控制方式通过自力式减压装置手动实现气体和流量的稳定控制，此方式仅可在小压力低流量情况下进行，无法满足高压力、大流量的现实需要。传统的风洞滑流气源系统通过人工手动方式操作，对压缩气体及加热设备的能源消耗情况无法监视和控制，产生了极大的能源浪费。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术存在的不足而设计提供了一种风洞螺旋桨滑流气源系统控制方法，其目的是在螺旋桨大流量、小流量实验模式下，保证实验持续时间约5min。因为气罐每次充气时间却耗费7～8小时。因此快速的使压力、流量达到稳定，对实验数据的积累和人力、财力节省有重要意义。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种风洞螺旋桨滑流气源系统控制方法，其特征在于：所述控制方法所采用的控制装置包括一个储气罐(1)，储气罐(1)以下依次连接气动截止阀(2)、一级减压装置(3)、初级电加热装置(4)、次极电加热装置(5)、二级减压装置(6)，经二级减压装置(6)减压后的气体吹动螺旋桨(7)转动，其中，一级减压装置(3)和二级减压装置(6)均由大气动调节阀(8)和小气动调节阀(9)并联构成，在二级减压装置(6)的前、后分别设置压力传感器，所述控制方法的具体步骤如下：

步骤一、试验前的一级减压装置(3)的压力调节

将给定的进入二级减压装置(6)之前的气体压力值作为保压压力设定值，打开气动截止阀(2)和一级减压装置(3)的小气动调节阀(9)，将保压压力设定值与测量得到的二级减压装置(6)前的压力数值进行比较，调节小气动调节阀(9)，使两个数值一致；

步骤二、试验前的二级减压装置(6)的压力调节

将二级减压装置(6)输出的流量分为大流量和小流量两种，所述大流量是指气体质量流量Qm为5～20kg/s，小流量是指气体质量流量Qm小于5kg/s，以下分别介绍这两种流量的控制模式：

所述大流量控制模式为：打开一级减压装置(3)的大气动调节阀(8)，将给定的一级稳压压力设定值与测量得到的二级减压装置(6)前的压力数值进行比较，调节一级减压装置(3)的大气动调节阀(8)和小气动调节阀(9)，使两个数值一致；

打开二级减压装置(6)的大气动调节阀(8)和小气动调节阀(9)，将给定的二级稳压压力设定值与测量得到的二级减压装置(6)后的压力数值进行比较，调节二级减压装置(6)的大气动调节阀(8)、小气动调节阀(9)，使两个数值一致，其中，二级减压装置(6)的大气动调节阀(8)采用前馈—反馈PID控制，所述前馈—反馈PID控制是指前馈和反馈共同作用二级减压装置(6)的大气动调节阀(8)的调节，前馈的作用是快速预置二级减压装置(6)的大气动调节阀(8)的阀门开度，反馈的作用是动态微调二级减压装置(6)的大气动调节阀(8)的阀门开度，前馈是根据给定的二级减压装置(6)的大气动调节阀(8)前、后压差△P和二级减压装置(6)后输出的试验用高压空气的气体质量流量Qm计算得出，计算过程如下：

首先，计算高压空气的气体密度ρ，计算公式为：