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专利名称：一种气动设备测控系统

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202411300686.6

专利申请（专利权）人：中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所
权利人地址：四川省绵阳市北川羌族自治县永安镇101信箱

专利发明（设计）人：何彬华,夏洪亚,陈植,彭昊,吴继飞,闫昱,吴灿,谢翔,滕达,魏志,何登,黄芮,韩新峰,唐世勇,尚诗洁

专利摘要：本发明公开了一种气动设备测控系统，涉及低高气动试验系统领域，用以大幅节省试验时调整阀门的时间。系统包括上位机、下位机和现场设备，上位机通过网络交换机与下位机通信，下位机与现场设备相连；上位机根据配置的测控参数，生成测控指令下发给下位机，下位机根据测控指令，对现场设备执行测控试验，现场设备执行的测控试验包括跨声速试验段和超声速试验段；测控参数包括气源压力、目标马赫数、总压和PID参数；下位机对现场设备的马赫数和总压采用预置阀门开度+阀门开度精调的控制调节方式，阀门开度精调，采用误差分段PID控制算法进行控制，并利用PID参数自整定。本发明能够自动、快速调节相应阀门到试验要求位置，大幅节省试验周期。

主权利要求：
1.一种气动设备测控系统，包括上位机、下位机和现场设备，所述上位机通过网络交换机与所述下位机通信，所述下位机与所述现场设备相连；
所述上位机根据配置的测控参数，生成测控指令下发给所述下位机，所述下位机根据所述测控指令，对所述现场设备执行测控试验，对所述现场设备执行的测控试验包括跨声速试验段和超声速试验段；所述测控参数包括气源压力、目标马赫数、总压和PID参数；其特征在于，所述下位机对所述现场设备的马赫数和总压采用预置阀门开度+阀门开度精调的控制调节方式：所述跨声速试验段中，预置阀门开度通过以下方法确定：根据设定的气源压力和目标马赫数，从预配置的第一关系中匹配出预置阀门开度；所述第一关系通过以下方式获得：将气源压力保持不变，在安全总压范围内，逐步增加主调压阀开度，实时记录气源压力、调压阀开度比、稳定段总压和实际马赫数，根据这些记录的数据，由流量公式，计算出在不同马赫数下，主调压阀预置开度与气源压力间的关系，即为第一关系；
所述超声速试验段中，预置阀门开度通过以下方法确定：根据设定的气源压力和总压，或者根据设定的气源压力和引射压力，从预配置的第二关系中匹配出预置阀门开度；所述第二关系通过以下方式获得：在喷管就位后，在安全总压范围以内，逐步增加主调压阀或引射阀开度，实时记录气源压力、调压阀开度比和稳定段总压，根据这些记录的数据，由流量公式，计算出在各喷管对应的马赫数下，主调压阀或引射阀预置开度与气源压力间的关系，即为第二关系；
所述阀门开度精调，采用误差分段PID控制算法进行控制，并利用PID参数自整定，所述PID参数包括由大到小的6组PID控制参数；
所述跨声速试验段中，阀门开度精调包括：
根据马赫数误差Et的大小进行分段控制：
当∣Et∣≥0.1，取第1组PID控制参数；
当0.06≤∣Et∣＜0.1，取第2组PID控制参数；
当0.04≤∣Et∣＜0.06，取第3组PID控制参数；
当0.02≤∣Et∣＜0.04，取第4组PID控制参数；
当0.002≤∣Et∣＜0.02，取第5组PID控制参数；
当∣Et∣<0.002，取第6组PID控制参数；
根据误差所处阶段以及误差变化趋势，对上述PID参数的各组内PID控制参数作二次调整；
所述超声速试验段中，对于主调压阀的阀门开度精调包括：根据总压误差Ep的大小进行分段控制：
当∣Ep/Po∣>0.02，取第1组PID控制参数；
当0.005≤∣Ep/Po∣<0.02，取第2组PID控制参数；
当0.0035≤∣Ep/Po∣<0.005，取第3组PID控制参数；
当0.0015≤∣Ep/Po∣<0.0035，取第4组PID控制参数；
当∣Ep/Po∣<0.0015，取第5组PID控制参数；
Po为目标总压；
根据误差所处阶段以及误差变化趋势，对上述PID参数的各组内PID控制参数作二次调整；
所述超声速试验段中，对于引射阀的阀门开度精调包括：根据引射压力误差Epd的大小进行分段控制：
当∣Epd/Pd∣>0.01，取第1组PID控制参数；
当0.008≤∣Epd/Pd∣<0.01，取第2组PID控制参数；
当0.003≤∣Epd/Pd∣<0.008，取第3组PID控制参数；
当∣Epd/Pd∣<0.003，取第4组PID控制参数；
Pd为目标引射压力；
根据误差所处阶段以及误差变化趋势，对上述PID参数的各组内PID控制参数作二次调整。
2.如权利要求1所述的气动设备测控系统，其特征在于，所述上位机与所述下位机之间，通过TCP协议传输关键数据，TCP通信周期为50ms；通过OPC协议传输其他数据，OPC通信周期为100ms。
3.如权利要求1所述的气动设备测控系统，其特征在于，在流场建立初期预定时间内，执行：（1）检测马赫数偏差变化率，当连续多个周期内，马赫数变化率均低于设定阈值后，再投入PID调节；
（2）计算|ΔEp/Ep|，其中Ep为总压误差，ΔEp为当前总压误差较上一时刻总压误差的差量；
当|ΔEp/Ep|>ΔPo，则视误差Ep变化的趋势方向，同向改变PID参数的值，ΔPo表示设定的总压误差变化斜率；
当|Ep|<εP，则取所述PID参数中最大的一组I参数，εP表示测控试验周期内总压偏移量。
4.如权利要求1所述的气动设备测控系统，其特征在于，所述下位机包括PLC运动控制系统和PXI测量系统，所述PXI测量系统负责采集现场设备的运行数据，将采集的运行数据传递给所述PLC运动控制系统，所述PLC运动控制系统通过发送来的运行数据和获取的状态信号进行马赫数以及总压的闭环控制；其中，在所述PLC运行控制系统中，安全连锁信号以及关键数据在单独的中断程序块中运行；
在所述PXI测量系统中，安全连锁信号以及关键数据在单独的子VI独立运行。 说明书 : 一种气动设备测控系统技术领域[0001] 本发明涉及低高气动试验系统领域，尤其是一种气动设备测控系统。背景技术[0002] 传统的气动设备测控系统，包括上位机、下位机和现场设备，上位机包括新试验段机和电子扫描阀计算机，下位机包括PLC运动控制系统，现场设备包括快速阀、调压阀（主调压阀、引射阀、增引阀）和攻角机构，PLC运动控制系统通过直流电机控制调压阀，利用步进电机控制攻角机构。[0003] 操作者在上位机配置试验参数，下位机根据试验参数来控制现场设备执行测控试验，电子扫描阀计算机采集试验运行数据，操作者再对比采集的数据和配置的参数，进一步调整试验参数，如此反复，指导采集的运行数据满足要求。[0004] 该系统需要人工反复调试试验参数，操作较为繁琐，试验周期长，并且需要操作者具备极强的专业能力和经验，人力和时间成本均较高。[0005] 另外，该系统在试验时，无论目标马赫数和总压是多少，各阀门均是从零位逐步调整到相应位置，调整过程较为耗时，也会对气体产生较大的浪费。发明内容[0006] 本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种改进的气动设备测控系统，以大幅节省试验时调整阀门的时间。[0007] 本发明采用的技术方案如下：[0008] 一种气动设备测控系统，包括上位机、下位机和现场设备，所述上位机通过网络交换机与所述下位机通信，所述下位机与所述现场设备相连；[0009] 所述上位机根据配置的测控参数，生成测控指令下发给所述下位机，所述下位机根据所述测控指令，对所述现场设备执行测控试验，对所述现场设备执行的测控试验包括跨声速试验段和超声速试验段；所述测控参数包括气源压力、目标马赫数、总压和PID参数；所述下位机对所述现场设备的马赫数和总压采用预置阀门开度+阀门开度精调的控制调节方式。[0010] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：[0011] 通过预置阀门开度的方式，在试验时直接将各阀门（不同试验模式使用不同的阀门）预置到对应的大致位置，然后再对阀门开度进行精调，不需要从零位逐步调整到要求的位置（传统系统中，该要求的位置需要通过反复调整试验参数，然后观察运行参数才能得到），从而大幅节省试验时调整阀门的时间和工作量，进而可以大幅节省气体量。附图说明[0012] 本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：[0013] 图1是气动设备测控系统的系统构造图。[0014] 图2、图3分别是跨声速试验段和超声速试验段的试验流程图。[0015] 图4是主调压阀阈值开度与气源压力间的关系示意图。[0016] 图5是马赫数响应曲线阶段划分示意图，Mr表示实际马赫数，Ms表示目标马赫数，t表示时间。[0017] 图6是流场建立时马赫数来回震荡示意图。具体实施方式[0018] 本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。[0019] 本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。[0020] 气动设备测控系统包括上位机、下位机和现场设备，上位机通过网络交换机与下位机通信，下位机与所述现场设备相连。[0021] 上位机根据配置的测控参数，生成测控指令下发给下位机，下位机根据该测控指令，对现场设备执行测控试验，同时下位机还可以采集现场设备的运行参数反馈给上位机。[0022] 上位机配置的测控参数包括吹风模式、现场设备控制参数（如传感器参数、天平参数等）、判稳次数、延时采集时间、PID参数（包括由大到小包括6组PID控制参数，例如第6组为Kp=2.5、Ki=0.1、Kd=5，第1?5组在此基础上以0.1、0.01、0.5为单位依次增加，二次调整时，可重新设定第6组PID控制参数组，以及每一组之间的差值）、目标马赫数、目标阶梯以及总压（各喷管的目标压力）等，这些参数被编码到测控指令中下发给下位机。除此之外，上位机配置的测控参数还包括项目名称、试验段信息、车次号、总压超压阈值、放大器通道参数等。下位机解码测控指令，获得这些测控参数，然后根据这些测控参数执行测控试验。特别的，下位机利用获得的PID参数对现场设备执行测控试验的闭环控制。[0023] 下位机执行的测控试验包括跨声速自动控制流程、超声速自动控制流程：[0024] 跨声速自动控制流程如图2所示，包括：[0025] S101：根据测控参数配置试验参数；[0026] S102：预置阀门开度；[0027] S103：设置攻角为0°，采集初始运行参数；[0028] S104：开启快速阀到指定位置；[0029] S105：根据目标阶梯循环执行：[0030] S106：根据攻角阶梯循环执行：[0031] S107：控制走攻角；[0032] S108：根据目标马赫数调节马赫，并根据判稳次数进行循环判稳；[0033] S109：根据延时采样时间执行延时，采集当前攻角对应的第一运行参数；[0034] S110：目标阶梯循环结束，攻角回零；[0035] S111：关闭快速阀；[0036] S112：延迟预定时间，采集第二运行参数。[0037] 超声速自动控制流程与跨声速自动控制流程略有区别，其流程如图3所示，包括：[0038] S201：根据测控参数配置试验参数；[0039] S202：预置阀门开度；[0040] S203：设置攻角为0°，采集初始运行参数；[0041] S204：开启快速阀到指定位置；[0042] S205：激波通过；[0043] S206：根据攻角阶梯循环执行：[0044] S207：控制走攻角；[0045] S208：根据目标马赫数调节马赫，并根据判稳次数进行循环判稳；[0046] S209：根据延时采样时间执行延时，采集当前攻角阶梯对应的第三运行参数；[0047] S210：攻角阶梯循环结束，攻角回零；[0048] S211：关闭快速阀；[0049] S212：延迟预定时间，采集第四运行参数。[0050] 如图1所示，上位机包括运行管理机、状态监控机、新试验段机和采集处理机。其中运行管理机用于试验流程控制，状态监控机用于整个气动设备状态信息汇总显示并预警。新试验段机与传统气动设备测控系统的相同，采集处理机为在传统气动设备测控系统的电子扫描阀计算机基础上，通过软件开发对其扩能，使其既能采集处理电子扫描阀数据又能采集处理测量系统数据。[0051] 下位机主要包括PLC运动控制系统和PXI测量系统。PXI测量系统负责通过天平传感器等采集现场设备的运行数据，将采集的运行数据传递给PLC运动控制系统，PLC运动控制系统还获取吹风过程中的状态信号，例如阀门位置、模型位置、压力等。PLC运动控制系统需要通过发送来的运行数据（如总压、静压）和获取的状态信号进行马赫数以及总压的闭环控制。PLC运动控制系统主要控制对象有6个（1个快速阀，3个调压阀?主调节阀、引射阀、增引阀，2个攻角机构?全模机构（攻角）、半模机构（转窗）），快速阀由DC24V控制，其它5个控制对象均由电机控制。在传统系统中调压阀由直流电机控制、攻角机构由步进电机控制，为提高控制质量，协调控制模式，本系统将该5个控制对象改成由伺服电机控制，通过伺服驱动器进行驱动。根据5个控制对象负载情况，使用4台5KW伺服电机和1台7KW伺服电机驱动。伺服电机带抱闸和绝对位置编码器，抱闸的作用是机构静止时不因外力而运动，编码器的作用是反馈机构速度、位置信息，实现精确控制。该系统的下位机可以在控制柜上通过触摸屏实施控制，也可以在控制间由上位机实施控制，上位机对控制对象可实施静态运行和动态调节。[0052] 由于下位机是根据上位机的测控参数进行测控试验过程的控制，如果上位机与下位机间的通信产生延时，则会造成对测控控制的滞后，导致测控数据的不准确，影响测控精度。为保障上位机与下位机间通信的实时性及稳定性。上位机与下位机之间，通过TCP协议传输关键数据，例如目标马赫数、当前马赫数、总压、静压、开机、关机等控制数据，TCP通信周期设置为50ms；关键数据以外的其他数据，则使用OPC协议进行数据交互，OPC通信周期设置为100ms。[0053] 另外，PLC运动控制系统和PXI测量系统之间，由于PLC运动控制系统需要PXI测量系统反馈的数据进行闭环控制，因此，同样需要确保两者通信间的及时性，否则会造成控制的滞后。为此，PLC运动控制系统与伺服驱动器之间使用PROFINETIRT通信，控制周期设置为4ms，安全连锁信号，以及马赫数与总压控制算法等关键数据放在单独的中断程序块中运行，中断时间可设置为10ms。保障PLC运动控制系统的快速响应。而PXI测量系统中，关键数据及安全连锁信号放在单独的子VI独立运行，通过（while）循环中断调用子VI，循环中断时间可设置10ms，保障数据接收实时响应。此外，对于PXI测量系统与PLC运动控制系统之间的交互的数据，分为了一般信号（如试验终末运行参数）、紧急信号（如紧急停车）和关键数据（如试验中间运行参数），将这些数据按照类别对应的优先级/协议分类发送，其中，紧急信号和关键数据要求响应及时，通信可靠，因此需要配置相应的通信协议进行传输。[0054] 在进行试验前，需要先对安装好的系统进行调试，以确保各子系统是正常运转的。调试过程包括对气动设备进气系统、压力调节系统、模型姿态控制系统和辅助系统的调试，统称为系统静调。[0055] 1）进气系统调试[0056] 进气系统包括总阀、快速阀以及进气管路等，其中快速阀需要进行控制调试。通过调试，使快速阀开关动作正常，限位准确，并测出阀门单次开、关所需时间。[0057] 快速阀是单向作用电动气活门操纵的气动阀门，要求快速开启或关闭，以隔断气源，由控制器输出开关量信号作用于电磁阀进行控制。在气动设备压力或马赫数调节控制中，首先由设定的目标压力或目标马赫数值，根据阀门性能曲线插值计算出主调压阀（或引射调压阀）相应的理论位置值，并控制其预置到位，然后快速阀快速开启，再进入压力或马赫数闭环控制。[0058] 快速阀控制利用PLC主控制器输出开关信号，控制中间继电器，控制电磁阀通断以驱动阀门作开、关操作。[0059] 快速阀控制调试方法包括：[0060] a.硬件线路确认，[0061] 控制系统硬件回路的所有电气连接已经完成并经检查与通电测试，确认无误；[0062] b.开、关动作调试，[0063] 接通电磁阀，分别启动阀门作开、关运动，观察阀门是否启停正常、运行平稳、无别卡，限位开关是否能正常起到运行保护；[0064] c.开/关时间测定，[0065] 启动阀门开、关运行，并利用秒表计时，记录快速阀阀单次开/关所需时间。[0066] 2）压力调节系统调试，[0067] 气动设备的压力调节系统包括主调压阀、引射调压阀控制系统、增引阀控制系统等，其中主调压阀、引射调压阀、增引阀需要进行控制调试。通过调试，确认主调节阀、引射调压阀、增引阀运行正常，限位准确，并测出主调节阀、引射调压阀、增引阀运行的总行程、定位精度、运行速度。[0068] 本实施例主调压阀选用西门子1FL6系列伺服电机，型号为：1FL6094?1AC61?2LH1，具体参数如下：电机额定功率：5.0kW，电机额定转速：2000r/min，最大转速：2500r/min。电机额定扭矩：23.9Nm，带抱闸。减速比为90：1，输出转速：27.78r/min，输出扭矩：663.9Nm。驱动器配置电源滤波器，用以隔离对电源的污染，抑制供电回路的的干扰。电机自带旋转绝对值编码器反。栈房刂。驱动器选用西门子与1FL6系列电机配套的V90系列伺服驱动器，主调压阀电机伺服驱动器选用型号为：6SL3210?5FE15?0UF0。驱动器与PLC运行控制系统采PROFINETIRT实时通信进行数据交互，运动控制器算法由PLC运动控制器完成。PLC型号：CPU1515T?2PN。[0069] 主调节阀控制调试方法包括：[0070] a.硬件线路确认，[0071] 主调节阀系统电机动力线、电机编码器线、外接编码器线、限位开关线连接已经完成并经检查与测试，确认无误；[0072] b.运行调试，[0073] 初次通电调试：将阀门手动摇至阀门中间位置，将此位置设为调试的零位，主调节阀驱动器上电、使能、输入位置5mm、输入速度0.5mm/s，运行；观察阀门运行电流情况是否正常，现场人员注意听是否有异响。一旦发生异常情况立即急停，调试直至正常运行。上电运行正常，无故障。[0074] 限位开关调试：在主回路380VAC不通电的情况下，手动触发全开、全关限位开关，观察相应的触点是否接通、模块IO是否输入、控制模块是否停止输出，以起到限位保护作用，然后通过驱动器控制电机运行快接近阀门全关位置停止，然后由手摇至阀门完全密封的位置。限位器拨到全关位置确认限位开关已经撞上后装在减速箱相应的位置，通过手摇反复碰撞限位开关，用万用表检测限位开关是否限位接通。观察阀体实际位置是否已经达到极限位置，若实际阀门位置还没有到达极限位置，需拆下限位开关后通过手摇至极限位置，再装上限位开关，最后通过驱动器控制电机撞限位停止，观察阀体是否到达极限位置，开限位以相同的方式调试。如此调试直至完成。[0075] 定位精度：阀门回到全关位置，标记零位，阀门分零位、10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、100mm、150mm、210mm位置运行，测量实际位置达到控制精度要求；检测回程间隙，首先往一个方向运行一段位置停止再按照0.1mm一个阶梯递加反向运行，直到阀门位置刚刚移动停止，记录给定位置；如此重复测量多次，直至达到精度要求。[0076] 总行程的确认：以阀门全关限位为零位走到全开限位，记录运行位置，现场人员测量并记录数据。[0077] 运行速度调试：分别以1mm/s、2mm/s、3mm/s、3.5mm/s运行，现场人员注意是否有异常声音，调试人员监控电机运行电流及速度曲线，观察机构的动态响应特性，修改相应的参数，直到各速度运行正常。[0078] 本实施例引射阀选用西门子1FL6系列伺服电机，型号为：1FL6094?1AC61?2LH1，具体参数如下：电机额定功率：5.0kW，电机额定转速：2000r/min，最大转速：2500r/min。电机额定扭矩：23.9Nm，带抱闸。减速比为22.5：1，输出转速：111.11r/min，输出扭矩：537.75Nm。驱动器配置电源滤波器，用以隔离对电源的污染，抑制供电回路的干扰。电机自带旋转绝对值编码器反。迪直栈房刂。驱动器选用西门子与1FL6系列电机配套的V90系列伺服驱动器，引射调压阀电机伺服驱动器选用型号为：6SL3210?5FE15?0UF0。驱动器与PLC控制系统采PROFINETIRT实时通信进行数据交互，运动控制器算法由PLC运动控制器完成。[0079] 引射阀控制调试方法包括：[0080] a.硬件线路确认，[0081] 引射调节阀系统电机动力线、电机编码器线、外接编码器线、限位开关线连接已经完成并经检查与测试，确认无误；[0082] b.运行调试，[0083] 初次通电调试：将阀门手动摇至阀门中间位置，将此位置设为调试的零位，引射调节阀驱动器上电、使能、输入位置5mm、输入速度0.5mm/s，点击运行按钮；观察阀门运行电流情况是否正常，现场人员注意听是否有异响。一旦发生异常情况立即急停，调试直至正常运行。运行时，伺服使能，电机报错，错误代码:F31111，伺服电机编码器故障，经检查，发现伺服电机编码器接头处有异物，清除后，重新上电，故障排除。[0084] 限位开关调试：在主回路380VAC不通电的情况下，手动触发全开、全关限位开关，观察相应的触点是否接通、模块IO是否输入、控制模块是否停止输出，以起到限位保护作用，然后通过驱动器控制电机运行快接近阀门全关位置停止，然后由手摇至阀门完全密封的位置。限位器拨到全关位置确认限位开关已经撞上后装在减速箱相应的位置，通过手摇反复碰撞限位开关，用万用表检测限位开关是否限位接通。观察阀体实际位置是否已经达到极限位置，若实际阀门位置还没有到达极限位置，需拆下限位开关后通过手摇至极限位置，再装上限位开关，最后通过驱动器控制电机撞限位停止，观察阀体是否到达极限位置，开限位以相同的方式调试。如此调试直至完成。[0085] 定位精度：阀门回到全关位置，测量人员做好零位标记，阀门分零位、50mm、100mm、150mm、200mm、250mm、270mm位置运行，测量实际位置达到控制精度要求；检测回程间隙，首先往一个方向运行一段位置停止再按照0.1mm一个阶梯递加反向运行，直到阀门位置刚刚移动停止，记录给定位置；如此重复测量多次，直至达到精度要求。[0086] 总行程的确认：以阀门全关限位为零位走到全开限位，记录运行位置，现场人员测量并记录数据。[0087] 运行速度调试：分别以1mm/s、2mm/s、3mm/s、4mm/s、5mm/s、6mm/s、7mm/s、8mm/s、9mm/s、10mm/s运行，现场人员注意是否有异常声音，调试人员监控电机运行电流及速度曲线，观察机构的动态响应特性，修改相应的参数，直到各速度运行正常。[0088] 本实施例增引阀选用西门子1FL6系列伺服电机，型号为：1FL6096?1AC61?2LH1，具体参数如下：电机额定功率：7.0kW，电机额定转速：2000r/min，最大转速：2500r/min。电机额定扭矩：40Nm，带抱闸。减速比为560：1，输出转速：4.46r/min，输出扭矩：22400Nm。驱动器配置电源滤波器，用以隔离对电源的污染，抑制供电回路的的干扰。电机自带旋转绝对值编码器反。迪直栈房刂。驱动器选用西门子与1FL6系列电机配套的V90系列伺服驱动器，引射调压阀电机伺服驱动器选用型号为：6SL3210?5FE17?0UF0。驱动器与PLC控制系统采PROFINETIRT实时通信进行数据交互，运动控制器算法由PLC运动控制器完成。[0089] 增引阀控制调试方法包括：[0090] a.硬件线路确认，[0091] 增引阀系统电机动力线、电机编码器线、外接编码器线、限位开关线连接已经完成并经检查与测试，确认无误；[0092] 2)运行调试，[0093] 初次通电调试：将阀门手动控制至阀门中间位置，将此位置设为调试的零位，引射调节阀驱动器上电、使能、输入位置5mm、输入速度0.5mm/s，点击运行按钮；观察阀门运行电流情况是否正常，现场人员注意听是否有异响。一旦发生异常情况立即急停，调试直至正常运行。运行时，发现电机启动以及停止时，发出较大撞击声响，经分析为电机加减速设置太快，电机骤起骤停，对减速箱齿轮造成冲击，通过优化加减速设置，使电机启动、停止平缓后，无异响，运行稳定。[0094] 限位开关调试：在主回路380VAC不通电的情况下，手动触发全开、全关限位开关，观察相应的触点是否接通、模块IO是否输入、控制模块是否停止输出，以起到限位保护作用，然后通过驱动器控制电机运行快接近阀门全关位置停止，然后由手摇至阀门完全密封的位置。限位器拨到全关位置确认限位开关已经撞上后装在减速箱相应的位置，通过手摇反复碰撞限位开关，用万用表检测限位开关是否限位接通。观察阀体实际位置是否已经达到极限位置，若实际阀门位置还没有到达极限位置，需拆下限位开关后通过手摇至极限位置，再装上限位开关，最后通过驱动器控制电机撞限位停止，观察阀体是否到达极限位置，开限位以相同的方式调试。如此调试直至完成。[0095] 定位精度：阀门回到全关位置，测量人员做好零位标记，阀门分零位、10mm、20mm、50mm、100mm、150mm、183mm位置运行，测量实际位置达到控制精度要求；检测回程间隙，首先往一个方向运行一段位置停止再按照0.1mm一个阶梯递加反相运行，直到阀门位置刚刚移动停止，记录给定位置；如此重复测量几次，直至达到精度要求。[0096] 总行程的确认：以阀门全关限位为零位走到全开限位，记录运行位置，现场人员测量并记录数据。[0097] 运行速度调试：分别以0.1mm/s、0.2mm/s、0.3mm/s、0.4mm/s、0.5mm/s运行，现场人员注意是否有异常声音，调试人员监控电机运行电流及速度曲线，观察机构的动态响应特性，修改相应的参数，直到各速度运行正常。[0098] 3）模型姿态控制系统调试，[0099] 气动设备的模型姿态系统包括老试验段半模、全模与新试验段攻角等，均需要进行控制调试。通过调试，确认全模机构和半模机构运行正常，限位准确，并测出全模机构和半模机构运行的范围、定位精度、运行速度。[0100] 全模机构安装在纵向移动机构上，可随纵向移动机构沿气动设备轴线前后移动。全模机构的运动有两种驱动方式：伺服电机带动蜗轮转动，完成机构的运行；手动调节时，伺服电机松开抱闸，通过手轮、花键副、齿轮组等驱动蜗轮蜗杆，完成机构的运行。在机构正负极限位置均设置行程限位开关。[0101] 本实施例选用西门子1FL6系列伺服电机，型号为：1FL6094?1AC61?2LH1，具体参数如下：电机额定功率：5.0kW，电机额定转速：2000r/min，最大转速2500r/min；电机额定扭矩：23.9Nm，带抱闸；减速比为300.3:1，输出转速：8.33r/min，输出扭矩：7177.17Nm。驱动器配置电源滤波器，用以隔离对电源的污染，抑制供电回路的的干扰。电机自带旋转绝对值编码器反。迪直栈房刂。驱动器选用西门子与1FL6系列电机配套的V90系列伺服驱动器，全模机构电机伺服驱动器选用型号为：6SL3210?5FE15?0UF0。驱动器与PLC控制系统采PROFINETIRT实时通信进行数据交互，运动控制器算法由PLC运动控制器完成。[0102] 全模机构位置检测编码器安装于机构尾部，随蜗轮旋转，蜗轮旋转一圈，编码器旋转一圈，对应全模机构运行2°。全模机构运动范围±15°，共计30°，对应编码器旋转1圈。编码器选择多圈绝对式编码器。选用上海精浦机电GMX60多圈绝对型旋转编码器，GMX60R12/12E10SGB，该编码器分辨率1/4096，连续4096圈，采用RS422数据通讯接口，SSI通讯协议，工作电压4.5～32V，格雷码输出，工作温度?20～100℃。[0103] 全模机构系统调试方法包括：[0104] a.硬件线路确认，[0105] 全模机构系统电机动力线、电机编码器线、限位开关线连接已经完成并经检查与测试，确认无误。[0106] b.运行调试，[0107] 初次通电调试：将全模机构手动摇至水平位置，将此位置设为调试的零位，驱动器上电、使能、输入角度1°、输入速度0.1°/s，点击运行按钮；观察运行电流及速度情况是否正常，现场人员注意听是否有异响，一旦发生异常情况立即急停；调试过程中电流偏大，转动声音较大，经结构人员检查分析，涡轮涡杆中有灰尘，增大了运行载荷，通过安装人员的清洗并打上机油后运行，电流恢复正常。调试直至正常运行。[0108] 限位开关调试：在主回路380VAC不通电的情况下，手动触发正、负限位开关，观察相应的触点是否接通、模块IO是否输入、控制模块是否停止输出，以起到限位保护作用，然后通过驱动器驱动伺服电机运行到快接近限位开关的位置停止，由手摇至限位位置开关触发，观察机构实际位置是否已经达到极限位置，若实际机构位置还没有到达极限位置，需拆下限位开关后通过手摇机构至极限位置，再装上限位开关，最后通过驱动器控制电机撞限位停止，实际位置到达极限位置，调试直至完成。[0109] 定位精度：全模机构回到零位，测量人员做好零位标记，机构分?10°、?5°零位、5°、10°、15°角度运行，测量实际角度，直至达到精度要求。经调试测量，机构反向间隙0.07°，通过软件算法，增加方向间隙补偿，消除间隙后满足精度要求。[0110] 总行程的确认：以机构水平位置为零位走到负限位，由负限位开始走到正限位，记录运行位置，现场人员测量并记录数据。[0111] 运行速度调试：分别以0.1°/s、0.2°/s、0.5°/s、1.0°/s、1.1°/s运行，现场人员注意是否有异常声音，调试人员监控电机运行电流及速度曲线，观察机构的动态响应特性，修改相应的参数，直到各速度运行正常。[0112] 半模机构用于翼型试验、半模试验和其他需要侧壁支撑的特种试验。半模机构的运动有两种驱动方式：伺服电机带动蜗轮转动，完成机构的运行；手动调节时，伺服电机松开抱闸，通过手轮、花键副、齿轮组等驱动蜗轮蜗杆，完成机构的运行。[0113] 本实施例选用西门子1FL6系列伺服电机，型号为：1FL6094?1AC61?2LH1，具体参数如下：电机额定功率：5.0kW，电机额定转速：2000r/min，最大转速2500r/min。电机额定扭矩：23.9Nm，带抱闸。减速比为300：1，输出转速：8.33r/min，输出扭矩：7170Nm。驱动器配置电源滤波器，用以隔离对电源的污染，抑制供电回路的的干扰。电机自带旋转绝对值编码器反。迪直栈房刂。驱动器选用西门子与1FL6系列电机配套的V90系列伺服驱动器，半模机构电机伺服驱动器选用型号为：6SL3210?5FE15?0UF0。驱动器与PLC控制系统采PROFINETIRT实时通信进行数据交互，运动控制器算法由PLC运动控制器完成。[0114] 半模机构位置检测使用倾角传感器，随模型安装，模型转动1°，传感器转动1°，半模机构运动范围±180°，共计360°，对应倾角传感器转动360°。倾角传感器选择瑞芬HCA716倾角传感器，测量范围±180°，分辨率0.005°，温度范围?40?85℃。[0115] 半模机构系统调试方法包括：[0116] a.硬件线路确认，[0117] 半模机构系统电机动力线、电机编码器线、已经完成并经检查与测试，确认无误。[0118] b.运行调试，[0119] 初次通电调试：将半模机构手动摇至垂直位置，将此位置设为调试的零位，驱动器上电、使能、输入角度1°、输入速度0.1°/s，点击运行按钮；观察运行电流及速度情况是否正常，现场人员注意听是否有异响，一旦发生异常情况立即急停。电机初次上电无故障，运行正常。[0120] 限位开关调试：本半模机构无限位开关[0121] 定位精度：半模机构回到零位，测量人员做好零位标记，机构分?180°、?150°、?100°、?50°零位、50°、100°、150°、180°运行，测量实际角度，直至达到精度要求。[0122] 总行程的确认：以机构垂直位置为零位走到?180°，由?180开始走到+180°，记录运行位置，现场人员测量并记录数据。[0123] 运行速度调试：分别以1°/s、5°/s、10°/s、25°/s、40°/s运行，现场人员注意是否有异常声音，调试人员监控电机运行电流及速度曲线，观察机构的动态响应特性，修改相应的参数，直到各速度运行正常。[0124] 4）辅助系统控制系统调试，[0125] 气动设备的辅助系统包括纵向移动机构、驻室大门、充气密封等，充气密封需要进行控制调试。通过调试，实现密封圈自动充气和自动泄压；在现场气控柜上由压力表显示气路的工作压力。[0126] 密封围带所处的位置：驻室左/右大门密封围带、喷管段与收缩段间密封围带、试验段与喷管段法兰间密封围带、喷管块上密封围带、喷管块下密封围带。共6处密封围带。充气密封围带加压操作在气动设备吹风前的准备阶段完成，控制系统对充气密封压力进行监测并将其纳入安全连锁操作流程。[0127] 充气密封气控系统调试方法包括：[0128] a.硬件线路及气路管路确认，[0129] 充气密封各压力传感器线、电磁阀线、气路管路连接完成并检查与测试，确认无误；[0130] b.通气调试，[0131] 首先分别给各电磁阀通电/断电，现场人员仔细听是否有动作声音；然后打开气源手动阀门，打开充气电磁阀，现场人员观察压力表值是否和传感器的值一致，若不一致立即停止充气操作，再次检查线路和程序中压力换算是否正确，直到正：蟛拍芸汲淦僮鳎籟0132] c.运行调试，[0133] 充气（点击充气按钮），观察压力值是否到达目标值，是否停止充气，停止充气后将压力慢慢降低，当达到误差限值时，观察是否自动补气，直到完成该功能；超压功能测试，将目标压力值改。鄄焓欠褡远牌，直到完成。[0134] 5）安全联锁系统调试，[0135] 在整个的气动设备控制系统中，设置两级安全联锁系统，一方面主控制系统的主控制器专门开设一个最高优先级的扫描任务，对系统关键参数及关键状态进行检测，并设计相应的安全联锁算法，作为系统的第一级安全联锁保护；另一方面利用现场硬件接线进行安全联锁，以避免通讯传输故障等特殊情况下控制系统失控等紧急状况，此作为控制系统的第二级安全联锁保护。两级安全联锁系统为并行工作方式，任何一级系统检测到故障信息，均进入故障处理程序。[0136] 启动气动设备必须具备以下条件；洞内无工作人员；混合室人孔必须关闭；驻室大门已关闭；充气密封正常；操纵台电钥匙打开（开车允许）；系统网络通讯已正确建立。[0137] 气动设备运行过程必须监测量包括：总压是否超压（绝压不高于1.5个大气压，可设置）；网络是否意外中断；[0138] 气动设备附近巡视工作人员一旦发现异常，可以通过控制台或控制柜“急停”按钮发送关机请求，安全联锁控制系统检测到该信号则采取相应措施。[0139] 由此可知，安全联锁控制系统是作为气动设备开车及应急处置的保护系统，需要确保其运行的准确性。通过调试，实现在试验之前，检测开车允许信号，当保证气动设备安全运行的所有条件均满足，才可解除锁定，允许开车。在试验过程中，该系统一旦检测到危险报警信号，立即按照预定的方式进入故障处理程序，以确保安全。[0140] 安全联锁控制系统调试方法包括：[0141] 首先做好开车准备，开车允许灯点亮，然后分别以：洞内有人；混合室人孔未关闭；驻室大门未关闭；充气密封异常；操纵台电钥匙未打开（开车允许）；系统网络通讯未正确建立；总压超压（绝压不高于1.5大气压）；网络意外中断；控制柜“急停”为条件，检测开车允许灯是否熄灭，如不能则检查硬件线路是否连接正确，检查程序是否正确执行，直到完全实现气动设备的安全联锁功能。[0142] 6）通气调试，[0143] 通气调试包括跨声速试验段（对应跨声速模式）和超声速试验段（对应超声速模式）的通气调试。[0144] 本实例中，跨声速试验段采用0#固定型面喷管，试验马赫数0.3～1.2。通过通气调试，给出在典型马赫数下合适的控制方式与控制参数，以使得控制精度满足要求，同时稳定所需的过渡时间较少。[0145] 跨声速试验段是以试验段马赫数为直接受控量，通常马赫数越高总压越高、流量越大，理论上如果阀门流量调节能力足够强，只要气源压力达到目标马赫数总压，通过对主调压阀的开度调节即可实现马赫数调节控制。考虑到主调压阀为伺服电机驱动，相比于液压驱动，其运行速度受限，如果开车时从全关位置的零位开始调节，则需时较长，对气源造成较大浪费。考虑到此，下位机执行的测控试验中，对气动设备马赫数的控制方式为预置阀门开度+阀门开度精调的控制调节方式，即马赫数的控制方法包括两个子步骤，分别为：a.根据设定的“阀门开度?气源压力?马赫数”关系模型（第一关系），配置界面依据当前气源压力与目标马赫数计算推荐匹配的预置阀门开度。b.对阀门开度进行精调。其中，第一预置阀门开度?气源压力关系通过以下方法获得：[0146] 将气源压力保持不变，在安全总压范围内，逐步增加主调压阀开度，实时记录气源压力Pt、调压阀开度比S/Smax、稳定段总压和试验马赫数（即实际马赫数），根据这些记录的数据，由流量公式，结合试验数据获取在不同马赫数Ma下（Ma=0.3、0.4、…、1.2等），主调压阀预置开度与气源压力/目标马赫数的理论关系。如：[0147] y=0.101970x4?0.599501x3+1.380635x2?1.722074x+1.174497，（Ma=0.3）；[0148] y=0.101970x4?0.599501x3+1.380635x2?1.722074x+1.269633,（Ma=0.4）；[0149] y=0.085888x4?0.518557x3+1.236665x2?1.616401x+1.312122,（Ma=0.5）；[0150] y=0.073420x4?0.454691x3+1.120428x2?1.528388x+1.340869,（Ma=0.6）；[0151] y=0.073420x4?0.454691x3+1.120428x2?1.528388x+1.379624,（Ma=0.7）；[0152] y=0.073420x4?0.454691x3+1.120428x2?1.528388x+1.407926,（Ma=0.8）；[0153] y=0.063518x4?0.403093x3+1.024408x2?1.453513x+1.407989,（Ma=0.9）；[0154] y=0.063518x4?0.403093x3+1.024408x2?1.453513x+1.424103,（Ma=1.0）；[0155] y=0.055502x4?0.360610x3+0.943630x2?1.388740x+1.422182,（Ma=1.1）；[0156] y=0.055502x4?0.360610x3+0.943630x2?1.388740x+1.444153,（Ma=1.2）。[0157] 其中，x为气源压力，单位MPa，y为阀门开度比。下一步，根据上述离散点，结合试验样本进行数字建模，获取“阀门开度?气源压力?马赫数”关系模型：[0158][0159] 其中，k1～k4为气源压力次方系数， 为常数项修正系数。[0160] 另外，需要说明的是，上述关系是在气动设备在小阻塞度（1%以内）情况下经实际吹风测试所得，当阻塞度增大时上述关系会有所变化，一般需乘上一个比例因子，具体数值与试验模型的实际情况有关。预置阀门开度曲线如图4所示。[0161] 下一步，上述的精调步骤，采用误差分段PID控制方法进行马赫数控制，并利用PID参数自整定，以此可以提高阀门开度调节的速度。误差分段PID是基于传统PID的一种智能算法，PID参数整定主要由三个参数组成，Kp（P参数）、Ki（I参数）和Kd（D参数）。比例系数Kp的作用是加快系统的响应速度，提高系统的调节精度。Kp越大，系统的响应速度越快，系统的调节精度越高，但是容易产生超调，甚至会使系统不稳定。Kp取值过。蚧峤档偷鹘诰，使响应速度缓慢，从而延长调节时间，使系统静态、动态特性变差；积分作用系数Ki的作用是消除系统的静态误差。Ki越大，系统的静态误差消除的越快，但是Ki过大，在响应过程的初期会产生积分饱和的现象，从而引起响应过程的较大超调。若Ki过。瓜低尘蔡蟛钅岩韵，影响系统的调节精度；微分系数Kd的作用是改善系统的动态特性，其作用主要是在响应过程中抑制偏差向任何方向的变化，对偏差变化进行提前预报。但是kd过大，会使响应过程提前制动，从而延长调节时间，而且会降低系统的抗干扰性。[0162] 依据PID参数在调节阀门控制流场过程中，反应系统性能的两个参数是系统误差e和误差变化率Δe。首先，规定一个误差极限值Mmax、误差较大值Mmid以及误差较小值Mmin，当∣e∣>Mmax时，说明误差的绝对值已经很大，无论误差变化趋势如何，均须考虑控制器的输入应按最大（或最。┦涑，以达到迅速调整误差的效果，使误差绝对值以最大的速度减小。此时，相当于实施开环控制。当e*Δe>0时，说明马赫数误差在朝误差绝对量增大方向变化，此时，如果∣e∣>Mmid，说明误差也较大，可考虑由控制器实施较强的控制作用，以达到扭转误差绝对值向减小的方向变化，并迅速减小误差的绝对值。此时如果∣e∣[0163] 本设备流场控制根据马赫数误差Et（即e=Et时）（目标马赫数与实际马赫数的当前差值）的大小进行分段控制为：[0164] 当∣Et∣≥0.1，取较大的第1组PID控制参数；[0165] 当0.06≤∣Et∣＜0.1，取较大的第2组PID控制参数；[0166] 当0.04≤∣Et∣＜0.06，取第3组PID控制参数；[0167] 当0.02≤∣Et∣＜0.04，取第4组PID控制参数；[0168] 当0.002≤∣Et∣＜0.02，取第5组PID控制参数；[0169] 当∣Et∣<0.002，取较小的第6组PID控制参数。[0170] 根据误差所处阶段以及误差变化趋势，对上述PID参数各组内PID控制参数作二次调整：[0171] 在实际马赫数从0到目标马赫数期间，取较大的P参数（第1组）；在之后马赫数误差|Et|逐渐变大期间，取较大的P参数（如第1或第2组）；在马赫数误差|Et|逐渐变小期间，取较小的P参数（如第5或第6组）。参见附图5，在马赫数响应曲线的OA段，取较大的P参数，使实际马赫数快速逼近设定马赫数；在AB、CD段，误差有增大的趋势，即Et×ΔEt>0（其中，Et为当前马赫数误差，ΔEt为当前马赫数误差与上一时刻马赫数误差的差量），此时取较大的P参数；在BC、DE段，当误差有减小的趋势，即Et×ΔEt<0，此时取较小的P参数。当|Et|<εM（测控试验周期内马赫数偏移量）时表明在测控试验周期内较目标马赫数静态误差难以消除，必须调整较大的I参数（如第1或第2组）以消除静差。[0172] 进一步考察变量|ΔEt/Et|的大小对PID参数进行三次整定，当|ΔEt/Et|>ΔM（设定的马赫数误差变化斜率），则表明误差变化较剧烈，此时视误差变化的方向（减小或增大），改变PID控制参数的值（误差减小即减小PID控制参数的值，误差增大即增大PID控制参数的值），以取得好的控制效果。[0173] 根据以上PID参数值，代入PID计算公式，Ua=Kp*Et+Ki*Eea；（Ua：PID输出量EEa:偏差累积量）。同时，根据当前偏差与目标马赫数比值，对PID输出量进行限制，避免调节量过大，导致系统异常。[0174] 当Et/AimM（目标马赫数）>0.01，如果Ua>0.3，则Ua=0.3，如果UA<?0.3，则Ua=?0.3；[0175] 当0.01≥Et/AimM>0.005，如果Ua>0.25，则Ua=0.25，如果UA<?0.25，则Ua=?0.25；[0176] 当0.005≥Et/AimM>0.0025，如果Ua>0.2，则Ua=0.2，如果UA<?0.2，则Ua=?0.2；[0177] 以此类推。[0178] 通过以上控制算法，自动对PID参数进行整定，外部只需要给定一组PID参数，即可实现各个马赫数精确控制。[0179] 本实施例中，通过对M0.3，M0.4，M0.5，M0.6，M0.7，M0.8，M0.85，M0.9，M0.95，M1.0，M1.05，M1.1，M1.15，M1.2工况进行预置阀门开度、控制参数调试，并对流场气动参数进行测试与验证，测试结果见下表：[0180] 表1跨声速试验各马赫数下调试测试表[0181][0182] 本实施例中，超声速试验段采用1#、2#、3#、4#、5#、6#固定型面喷管进行试验，对应试验马赫数分别为1.5、1.7991、2.0412、2.2540、2.5474、3.0130（此为本实施例的试验取值，也可是其他值）。通过通气调试，给出在各喷管下稳定流场建立所对应的开车参数（稳定段总压（或稳定段总压与引射压力）），并获得控制相应稳定段总压（或稳定段总压与引射压力）时合适的控制方式与控制参数，以使得控制精度满足要求，同时稳定所需的过渡时间较少。[0183] 超声速试验度马赫数控制以稳定段总压（或稳定段总压+引射压力）为受控量，通过对主调压阀的开度调节实现稳定段总压控制，必要时，通过对引射调压阀的开度调节实现引射压力控制。与跨声速试验段相同，气动设备总压控制方式同样为预置阀门开度+阀门开度精调的控制调节方式，即总压的控制方法包括两个子步骤，分别为：a.根据设定的气源压力和总压（或引射压力），从预配置的第二预置阀门开度?气源压力关系（第二关系）中匹配出预置阀门开度。b.对阀门开度进行精调。此处的第二预置阀门开度?气源压力关系的获得方法与第一预置阀门开度?气源压力关系大体相同，区别在于各喷管的马赫数是确定的，即第二预置阀门开度?气源压力关系通过以下方法获得：[0184] 在喷管就位后，在安全总压范围以内，逐步增加主调压阀/引射阀开度，实时记录气源压力Pt、调压阀开度比S/Smax和稳定段总压等，根据这些记录的数据，由流量公式，即可计算出在各喷管对应的马赫数下，主调压阀/引射阀预置开度与气源压力间的理论关系。[0185] 上述的精调步骤，采用误差分段PID控制算法进行总压控制，并利用PID参数自整定。该步骤对于主调压阀和引射阀有所区别，对于主调压阀，该步骤包括：[0186] 根据总压误差Ep（即e=Ep时）（目标总压Po与实际总压的差值）的大小进行分段控制：[0187] 当∣Ep/Po∣>0.02，取较大的第1组PID控制参数；[0188] 当0.005≤∣Ep/Po∣<0.02，取较大的第2组PID控制参数；[0189] 当0.0035≤∣Ep/Po∣<0.005，取第3组PID控制参数；[0190] 当0.0015≤∣Ep/Po∣<0.0035，取第4组PID控制参数；[0191] 当∣Ep/Po∣<0.0015，取较小的第5组PID控制参数。[0192] 根据误差所处阶段以及误差变化趋势，对上述PID参数各组内PID控制参数作二次调整：[0193] 在实际总压从0到目标总压期间，取较大的P参数（第1组）；在之后总压误差|Ep|逐渐变大期间，取较大的P参数（如第1组）；在总压误差|Ep|逐渐变小期间，取较小的P参数（如第5组）。总压的变化规律与附图5中马赫数变化规律相同，因此，参照附图5，在总压响应曲线的OA段，取较大的P参数，使实际总压快速逼近设定总压；在AB、CD段，误差有增大的趋势，即Ep×ΔEp>0（其中，Ep为当前总压与目标值误差，ΔEp为当前总压误差较上一时刻总压误差的差量），此时取较大的P参数，当误差有减小的趋势，即Ep×ΔEp<0，此时取较小的P参数；当|Ep|<εP（测控试验周期内总压偏移量）时，表明在测控试验周期内较目标总压静态误差难以消除，必须调整较大的I参数以消除静差。[0194] 同时，考察变量|ΔEp/Ep|的大小对PID参数进行整定，当|ΔEp/Ep|>ΔPo（设定的总压误差变化斜率），则表明误差变化较剧烈，此时视误差变化的方向（减小或增大），改变PID控制参数的值（误差减小即减小PID控制参数的值，误差增大即增大PID控制参数的值），以取得好的控制效果。[0195] 引射压力控制方法与总压控制方法的精调步骤类似，其包括：[0196] 根据引射压力误差Epd（目标引射压力Pd与实际引射压力的差值）的大小进行分段控制，考虑到引射压力控制精度要求相对较低，同时引射管路相对简洁，压力稳定较容易，因此对误差Epd的分段只按照四段进行划分：[0197] 当∣Epd/Pd∣>0.01，取较大的第1组PID控制参数；[0198] 当0.008≤∣Epd/Pd∣<0.01，取较大的第2组PID控制参数；[0199] 当0.003≤∣Epd/Pd∣<0.008，取第3组PID控制参数；[0200] 当∣Epd/Pd∣<0.003，取较小的第4组PID控制参数。[0201] 根据误差所处阶段以及误差变化趋势，对上述PID参数各组内PID控制参数作二次调整，具体调节方法与总压控制的调节方法相似，将其中的总压替换为引射压力即可。[0202] 通过试验观察，试验通风后，在流场建立之前，马赫数会来回震荡。如图6所示，假设目标马赫数设定为0.8，阀门开度保持预设值不变，快速阀打开后10S内，马赫数来回震荡，10S后马赫数趋于稳定。根据以上现象得知，快速阀打开后10S区间内，反馈的马赫数并不是主调压阀当前位置马赫数真实反。艋诖吮浠穆砗帐锌焖俚鹘，将导致在10S后与阀门预设值有较大偏差。PID控制需消除目标值与实际值之间的偏差，重新开始计算调节，造成调节时间加长，并且阀门预置也将失去原有的作用（阀门预置准确，将减少调节时间）。[0203] 为此，通过以下方法来解决马赫数在流场建立初期（预定时间内）来回震荡的问题：[0204] （1）检测马赫数偏差变化率，当连续多个周期（设定周期数）内，马赫数变化趋于平缓（通过设定的变化率的阈值判定，多个周期均低于设定阈值，则视为平缓）后再投入PID调节（即利用PID参数进行闭环控制），阀门PID控制基于当前稳定准确的马赫数进行调节，能够更加快速、准确的实现马赫数闭环控制，提高马赫数控制精度。[0205] （2）PID控制加入斜率判断，考察变量|ΔEp/Ep|的大小对PID参数进行整定，当|ΔEp/Ep|>ΔPo，则表明误差变化较剧烈，此时视误差变化的（趋势）方向（减小或增大），改变PID控制参数的值（同上），以取得好的控制效果。[0206] 同时当误差有减小的趋势，即Ep×ΔEp<0，此时取PID参数中较小一组P参数（如第6组）；当|Ep|<εP，则取PID参数中最大的一组I参数（即第1组Ki）以消除静差。[0207] 气动设备正式投产，进行模型试验时，需要考虑运行的经济性，即平均每车次耗气量要尽可能。嗉葱杈×刻岣咂璞复Ｐ褪匝槭钡氖匝樾。采用下述方法解决气动设备试验效率问题：[0208] （1）控制算法与控制参数优化，[0209] 如前所述，采用了PID参数自整定算法，根据误差范围、误差变化率等多特征值作为依据，对控制参数进行多模态、仿人预测整定，提高了流场稳定速度。[0210] （2）控制流程优化，[0211] 在不影响安全的情况下，将首阶梯预置置于气动设备快速开启之前或流场首次建立立即进行；在关车时，一旦模型攻角回到不影响安全的角度范围，立即关闭快速阀，节省气源；测控系统实现全自动判稳、采集、应答流程，避免人工参与造成的吹风时间延长。[0212] （3）缩短无效等待时间，[0213] 缩短控制周期（0.1s），以减少流场判稳所需时间；提高攻角运行速度（5°/s），缩短大范围变攻角以及从大攻角回零所需时间；优化测控系统间通讯，缩短二者间通讯等待时间（小于50ms）。[0214] （4）变阶梯时的预测控制，[0215] 在模型变阶梯时，根据其变化方向以及对流场的影响趋势，提前施加相应的控制，以便尽量抵消由于攻角变化对流场的影响，减小调节时间。[0216] 本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

专利地区：四川

专利申请日期：2024-09-18

专利公开日期：2024-11-22

专利公告号：CN118817234B