[发明专利]底排装置高速旋转燃烧试验系统

说明书

本发明公开了一种底排装置高速旋转燃烧试验台测控系统，包括高速旋转试验台、转速测控系统、数据采集系统和点火控制系统，高速旋转试验台分别与转速测控系统、数据采集系统和点火控制系统连接，转速测控系统用于测量高速旋转试验台上的底排装置的转速，数据采集系统用于采集底排装置的温度、推力和压力，点火控制系统用于对底排装置进行点火。本发明能够对底排装置进行点火控制，实时采集、显示和记录底排装置的温度、压力、推力等参数，对底排装置的旋转速度进行闭环控制；本发明几乎涵盖了底排燃烧实验的整个过程，并适用于多种型号的底排装置；转速控制方法为模糊PI闭环控制，提高了转速的控制精度。

技术领域

本发明属于高速转台测控领域，具体涉及一种底排装置高速旋转试验台测控系统。

背景技术

底排增程技术是一种可以大幅度提高炮弹射程的先进技术。该技术通过在炮弹底部排气使炮弹获得增程，与其他增程技术相比具有增程效率高，飞行时间短且结构简单等优点。底排装置随炮弹一起做被动式高速旋转运动。因此，研究高速旋转状态下底排装置的工作性能（推力、压力、喷管烧蚀等）尤为重要。底排装置高速旋转试验台通过高速电机带动底排装置高速转动，模拟炮弹在飞行过程中实际转速的变化情况，从而通过数据采集系统能够准确可靠地测出底排装置工作过程燃气压力、出口温度、推力等随时间变化的曲线，将为外弹道设计提供准确参数。

炮弹在实际飞行过程中，受空气阻力影响，转速随飞行时间变化而变化。根据旋转弹丸外弹道自转角速度衰减规律公式，可以得知底排装置在实际飞行过程中的转速变化规律，因此在地面实验时需使底排装置转速按照一定规律变化，这就对高速电机的转速控制提出了一定的要求。转速控制系统设计一般采用传统的PI调节器，其结构比较简单，灵敏度较高，但在消除静误差、抑制干扰能力等方面存在明显不足。同时随着底排药柱的剧烈燃烧以及转速的不断变化，造成了转轴转动惯量的非线性和时变性，因此被控对象具有很强的非线性和时变性，这就导致了固定的PI参数并不能时刻满足对转台系统的转速控制精度要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种底排装置高速旋转试验台测控系统，能够有效的测得底排装置在模拟实际飞行过程中的温度、推力、压力变化曲线，为底排增程弹的外弹道设计提供准确参数。

本发明目的的技术解决方案为：一种底排装置高速旋转试验台测控系统，包括高速旋转试验台、转速测控系统、数据采集系统和点火控制系统，高速旋转试验台分别与转速测控系统、数据采集系统和点火控制系统连接，转速测控系统用于测量高速旋转试验台上的底排装置的转速，数据采集系统用于采集底排装置的温度、推力和压力，点火控制系统用于对底排装置进行点火。

所述高速旋转试验台包括旋转试验台架体、底排装置和高速电机，转速测控系统与高速电机和旋转试验台架体的转台主轴连接，数据采集系统分别与试验台架的转台主轴与底排装置连接，点火控制系统与底排装置连接。

所述转速测控系统包括依次连接的转速传感器、滤波器、单片机和驱动器；其中转速传感器设置在旋转试验台架体的转台主轴上，驱动器与高速电机连接，转速传感器实时测量旋转试验台架体的转台主轴的转速信息并将其转换为脉冲信号，通过滤波器将转速传感器的脉冲信号的噪声滤除，再通过单片机的ADC端口采集滤波后的转速信号；驱动器用于驱动高速电机旋转，通过改变频率和电流改变高速电机的转速；单片机的DAC端口改变输出的电压值控制驱动器的输出频率与电流，进而改变高速电机转速。

所述转速测控系统为模糊PI闭环控制，将实际测量转速与指令值转速的偏差和偏差变化率作为模糊控制器的输入，将模糊控制器输出修正后的P、I参数做为PI控制器的输入，输出量为单片机控制端的电压值，通过修正单片机DAC端口的电压值进而对转速进行在线修正。