[发明专利]一种基于暂冲气源的大流量高稳定马赫数风洞快速调节系统及方法

权利要求书

1.一种基于暂冲气源的大流量高稳定马赫数风洞快速调节系统及方法，其特征是结构包括暂冲气源、主阀、辅阀、喷管、压力传感器、马赫数传感器及控制单元；所述暂冲气源包括空气压缩机组和高压球罐，气源输出大流量气流，经过主阀和辅阀调节后，通过喷管射出；所述主阀为大流量调节阀，辅阀为小流量调节阀，辅阀具有更快的调节速度和更高的调节精度；所述喷管为出口面积一定的收缩喷管；所述控制单元根据马赫数指令、马赫数传感器测得的实际马赫数及压力传感器测得的当前暂冲气源压力，计算出控制指令对主阀、辅阀进行开度控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于暂冲气源的大流量高稳定马赫数风洞快速调节系统及方法，其特征在于所述主阀为大流量调节阀，大流量调节能力强，调节速度慢，通常存在死区、滞环、重复度差等不利于精确调节的特性；辅阀为本发明增设的机构，采用小流量高精度快速调节阀，小流量调节能力强，调节速度快，与主阀并联连接，提高风洞出口马赫数快速调节能力。

3.根据权利要求1所述的一种基于暂冲气源的大流量高稳定马赫数风洞快速调节系统及方法，其特征在于其调节方法包括以下步骤：

(1)在辅阀50％开度的基础上，对风洞能力范围内的几个特征马赫数点进行主阀手动调节，获得相应马赫数下主阀开度和暂冲气源压力关系曲线簇；

(2)根据指令马赫数M_r及当前气源压力，通过二维线性插值获得当前主阀开度，作为基于暂冲气源的大流量风洞稳定马赫数调节策略的开环前馈调节；

(3)利用辅阀进行指令马赫数的闭环PID调节，维持风洞出口马赫数。

4.根据权利要求3所述的一种基于暂冲气源的大流量高稳定马赫数风洞快速调节系统及方法，其特征是所述步骤(1)通过手动调试，掌握不同马赫数和气源压力下主阀的调节规律，获得不同马赫数下主阀开度-气源压力曲线簇，具体包括以下步骤：

(1)将辅阀开到50％开度，便于闭环控制时可以双向调节；

(2)调节主阀，使得出口马赫数M接近设定值马赫数M_r。记录此时气源压力P_as和主阀开度A_m；

(3)由于暂冲气源的特性，随着高压罐中气体的快速消耗，气源压力会不断下降，从而出口马赫数稳定较短时间后会不断减小。当出口马赫数M无法短时间内稳定时，重复步骤(2)；

(4)重复步骤(3)，直至无法维持设定马赫数M_r的短暂稳定为止。至此获得维持该设定马赫数在偏差允许范围内的主阀开度和气源压力的一组对应关系；

(5)修改设定马赫数M_r，重复步骤(4)，直至覆盖所有的关键马赫数点；

(6)基于上述步骤(2)至步骤(5)，获得主阀开度-气源压力关系曲线簇。

5.根据权利要求4所述的一种基于暂冲气源的大流量高稳定马赫数风洞快速调节系统及方法，其特征是采取主阀前馈和辅阀闭环PID的复合控制策略，解决了风洞试验中由于暂冲气源压力不断下降及主阀重复度差、非线性强、调节速度慢带来的出口马赫数不容易稳定的问题。