[发明专利]一种TPS自动控制系统及方法

说明书

本发明实施例提出一种TPS自动控制系统及方法，涉及自动控制技术领域。所述系统包括上位机、流量控制系统、流量测量系统和用于连接两者的连接钢管，流量控制系统与测量系统一体化设置。具有集成度高；响应速度快，控制精度高；体积小，重量轻，安装方便；推力大，承载范围广；可实现四轴同步控制；系统安全性高等优点。

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，具体而言，涉及一种TPS自动控制系统及方法。

背景技术

TPS试验全称涡扇动力模拟试验，是一种评估涡扇发动机对飞机气动特性影响的低速风洞试验技术。TPS试验的核心设备是TPS单元，是一种使用高压空气驱动的发动机模拟器，其风扇转速精度与高压供气的流量控制精度直接相关，而转速精度又与TPS试验精度息息相关，此外，在TPS试验中，通常同时使用多台TPS单元，而高压供气系统只能同时两路供气，因此，必须对高压供气进行二次分配。为实现TPS试验中高压供气流量的精确控制和分配，必须使用高精度的流量控制装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种TPS自动控制系统及方法，具有集成度高；响应速度快，控制精度高；体积小，重量轻，安装方便；推力大，承载范围广；可实现四轴同步控制；系统安全性高等优点。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

一种TPS自动控制系统，所述系统包括上位机、流量控制系统、流量测量系统和用于连接两者的连接钢管，流量控制系统与测量系统一体化设置。

进一步的，所述流量控制系统包括针阀和电作动筒；针阀包括驻室、针阀孔板、针阀喷管、针阀顶针，针阀顶针的前端穿过针阀孔板伸入到针阀喷管内，针阀孔板置于驻室上；电作动筒由无刷直流伺服电机、减速器、驱动器、控制器、绝对光栅、滚珠丝杠、滑轨、同步带系统组成，滚珠丝杠通过连杆与针阀顶针连接；针阀顶针在电作动筒的作用下做水平运动；

进一步的，所述流量测量系统由文丘里喷管、测量耙、流量计内套和流量计外套组成；总压总温测量耙设置在连接钢管上；

流量控制系统中的高压气流依次经过进气管道、驻室、针阀孔板、针阀喷管、连接钢管、文丘里喷管后由排气管排出；气流经过的路径为高压密封空间；

上位机同步控制若干路流量控制系统和流量测量系统，每一路流量控制系统和流量测量系统独立运行。

进一步的，所述针阀顶针为圆锥形结构，从针尖到针底表面面积逐步增加。

进一步的，所述针阀喷管的内表面为光滑凸出的曲面，曲面的凸出部分均匀分布在针阀喷管内形成一个闭环圆圈。

进一步的，所述针阀顶针的轴心线与针阀喷管的轴心线重合，针阀顶针沿着轴心线在针阀喷管曲面凸出部分之间水平移动。

一种TPS自动控制方法，所述方法包括：

首先，上位机通过控制器将设定的初始值指令发送给驱动器，由驱动器控制电机运动，连接于电机上的编码器将电机实际位置反馈给驱动器，构成第一个位置控制闭环；

采用绝对光栅测量针阀顶针的实际位移，由驱动器读取光栅的位移反馈值，根据给定位移值和实际位移值之差，对位移误差进行修正，构成第二个位置控制闭环；

高压气流从进气管道进入针阀喷管，由电作动筒控制针阀顶针在针阀喷管中移动，移动的针阀顶针使得针阀喷管凸出的曲面与针阀顶针之间的距离改变，从而改变气流流通的面积；

流量测量系统同步测试由针阀喷管流过的气流，并反馈给上位机，通过对比预设数值再次对控制器进行修正，控制针阀顶针的移动最终达到目标值。

本发明的有益效果是：通过将流量控制和测量系统一体化设计，系统集成度高；响应速度快，控制精度高；体积小，重量轻，安装方便；推力大，承载范围广；可实现四轴同步控制；系统安全性高。