[发明专利]一种用于暂冲式风洞的第二喉道控制系统及方法

权利要求书

1.一种用于暂冲式风洞的第二喉道控制系统，其特征在于，包括执行模块和控制模块；

所述执行模块包括栅指，伺服电机及其配套驱动器，拉绳位移传感器和行程开关；

所述伺服电机及其配套驱动器用于接收下位机程序输出的控制指令，驱动栅指进行伸缩运动；

所述拉绳位移传感器用于获取栅指的位置信息，并输出至下位机程序；

所述行程开关对栅指机构的位移进行限位；

所述控制模块包含上位机和下位机；

所述下位机包括马赫数控制线程、数据采集线程和上位机控制线程；通过数据采集线程接收由拉绳位移传感器和风洞传感机构输入的栅指的位置信息和风洞状态信息，并输出至上位机；通过马赫数控制线程接收由上位机输入的试验参数，根据试验参数和风洞状态信息对栅指位移进行控制；通过上位机控制线程接收上位机输入的外部指令，并输出至执行机构或主调压阀；所述风洞状态信息包括流场状态信息和试验马赫数；

所述上位机用于接收外部指令和试验参数并下发控制指令至下位机；所述上位机接收由下位机输入的栅指位置信息和风洞状态信息，并进行储存和显示。

2.根据权利要求1所述的一种用于暂冲式风洞的第二喉道控制系统，其特征在于，所述下位机还包括安全连锁线程；所述试验参数包括限位阈值；

所述下位机通过安全连锁线程，根据限位阈值对栅指的位置信息进行判断，当栅指位置超过限位阈值时，向伺服电机及其配套驱动器输出急停控制指令，进而控制栅指急停。

3.根据权利要求1所述的一种用于暂冲式风洞的第二喉道控制系统，其特征在于，所述下位机的马赫数控制线程采用状态机架构，所述状态机架构包含以下状态：等待开车，参数初始化，手动调节，预置位置，闭环调节准备，闭环调节和关闭；

所述等待开车状态为初始状态；

所述下位机根据上位机下发的控制指令，由等待开车状态进入参数初始化状态，手动调节状态或预置位置状态；在参数初始化状态进行每次试验的参数初始化设置；在手动调节状态中控制栅指到达手动预设位置，进行开环控制或调试；在预置位置状态中控制栅指到达预置位置，所述预置位置根据由历史试验数据拟合后的多项式确定；

所述预置位置状态完成后进入闭环调节准备状态，闭环调节准备状态中满足闭环调节条件后进入闭环调节状态，所述闭环调节状态通过控制栅指位移对流场马赫数进行控制；

所述关闭状态中，控制栅指返回初始位置。

4.一种用于暂冲式风洞的第二喉道控制方法，其特征在于，采用权利要求1-3任一项所述的用于暂冲式风洞的第二喉道控制系统实现，包括以下步骤：

S1上位机接收试验参数并发送至下位机；

S2伺服电机及其配套驱动器接收由下位机输入的控制指令，驱动栅指到达预置位置；所述预置位置根据由历史试验数据拟合后的多项式确定；

S3主调压阀接收下位机输入的控制指令，进行开启；

S4下位机实时接收由风洞传感机构输入的流场状态信息，并进行判断，直至判断结果满足闭环调节条件；

S5下位机实时接收由风洞传感机构输入的马赫数，采用前馈控制和变参数PID控制相结合的方法得到栅指控制量，根据栅指控制量控制栅指位移，直至试验完成；

S6关闭主调压阀，并驱动栅指返回初始位置。

5.根据权利要求4所述的一种用于暂冲式风洞的第二喉道控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，由历史试验数据拟合后的多项式为

式中，L是栅指预置位置，Ma是试验马赫数，n是多项式阶数，a_n是拟合的多项式系数，Σ是求和符号。