地面模擬試驗耗油流量大跨度量程控制裝置及其方法
【專利摘要】地面模擬試驗耗油流量大跨度量程控制裝置，其中，小量程流量傳感器、中量程流量傳感器及大量程流量傳感器串聯(lián)在供油管路，且第一控制驅(qū)動器與小量程流量傳感器并聯(lián)，第二控制驅(qū)動器與中量程流量傳感器并聯(lián)，第三控制驅(qū)動器與大量程流量傳感器并聯(lián)，同時在供油管路上安裝有回油電磁閥，而第一控制驅(qū)動器、第二控制驅(qū)動器、第三控制驅(qū)動器、小量程流量傳感器、中量程流量傳感器、大量程流量傳感器及回油電磁閥分別與控制器連接。本發(fā)明中流量傳感器串聯(lián)在供油管路上，并與控制驅(qū)動器并聯(lián)，通過控制器控制控制驅(qū)動器的閥芯開度，以實現(xiàn)大跨度范圍的耗油流量控制，有效降低成本，且可精確控制耗油流量切換，有利于提高耗油流量的目標控制值精確度。
【專利說明】地面模擬試驗耗油流量大跨度量程控制裝置及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及航空模擬試驗控制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種地面模擬試驗耗油流量大 跨度量程控制裝置及其方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)航空工業(yè)標準（HB7169-1995)的規(guī)定，飛機燃油系統(tǒng)在研制過程中，必須進 行地面模擬試驗，其中模擬發(fā)動機耗油流量是試驗中必須考核的控制對象。對發(fā)動機耗油 流量大小的控制，由計算機和安裝于供油管路上的調(diào)節(jié)閥、渦輪流量計、電磁閥組成。因各 機型在試驗中試驗任務不同，需要模擬發(fā)動機耗油流量的范圍跨度很大，通常為200L/h? 30000L/h，而目前市場上渦輪流量計的測量范圍通常為1:10的量程比，因此，采用一條供 油管路完成大跨度范圍的耗油流量控制是無法實現(xiàn)的。
[0003] 為克服渦輪流量計測量范圍的限制，在一些飛機燃油系統(tǒng)地面模擬試驗中運用并 聯(lián)多路調(diào)節(jié)供油管路的技術(shù)方法來實現(xiàn)，該技術(shù)方法能實現(xiàn)大跨度范圍的耗油流量的控 制，但存在兩個缺陷，一是成本高，在每條供油管路上都必須安裝電磁閥用于控制該供油管 路的打開或關(guān)閉狀態(tài)；二是增加了計算機控制功能軟件的編寫難度和調(diào)試工作的時間，因 為在控制過程中需要合理控制耗油流量切換時兩供油管路上調(diào)節(jié)閥、電磁閥相互間的工況 狀態(tài)，否則將導致耗油流量的目標控制值不精準。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種地面模擬試驗耗油流量大跨度量程控制 裝置及其方法，以解決上述【背景技術(shù)】中的缺點。
[0005] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0006] 地面模擬試驗耗油流量大跨度量程控制裝置，包括第一控制驅(qū)動器、第二控制驅(qū) 動器、第三控制驅(qū)動器、小量程流量傳感器、中量程流量傳感器、大量程流量傳感器、回油電 磁閥及控制器；其中，小量程流量傳感器、中量程流量傳感器及大量程流量傳感器串聯(lián)在供 油管路，且第一控制驅(qū)動器與小量程流量傳感器并聯(lián)，第二控制驅(qū)動器與中量程流量傳感 器并聯(lián)，第三控制驅(qū)動器與大量程流量傳感器并聯(lián)，同時在供油管路上安裝有回油電磁閥， 而第一控制驅(qū)動器、第二控制驅(qū)動器、第三控制驅(qū)動器、小量程流量傳感器、中量程流量傳 感器、大量程流量傳感器及回油電磁閥分別與控制器連接。
[0007] 在本發(fā)明中，控制器上設(shè)置有顯示屏，用于顯示當前目標流量值。
[0008] 在本發(fā)明中，第一控制驅(qū)動器、第二控制驅(qū)動器及第三控制驅(qū)動器與D/A板10連 接，小量程流量傳感器、中量程流量傳感器及大量程流量傳感器與A/D板連接，回油電磁閥 經(jīng)繼電器輸出板與I/O板板連接，而D/A板、A/D板及I/O板分別通過PCI總線與控制器連 接。
[0009] 地面模擬試驗耗油流量大跨度量程控制方法，具體步驟如下：
[0010] 1)初始狀態(tài)，回油電磁閥與三個控制驅(qū)動器全部處于關(guān)閉狀態(tài)；
[0011] 2)當需要控制測量耗油流量時，首先打開回油電磁閥，控制器讀取目標流量值；
[0012] 3)當步驟2)中控制器讀取的目標流量值在60L/h?600L/h時，由控制器經(jīng)PID 運算后，輸出操作量控制第一控制驅(qū)動器的閥芯開度，同時使另外兩個控制驅(qū)動器的驅(qū)動 信號為零，此時這兩個控制驅(qū)動器處于關(guān)閉狀態(tài)，通過小量程流量傳感器檢測供油管路的 耗油流量；當控制器讀取的目標流量值在600L/h?6000L/h時，由控制器經(jīng)PID運算后，輸 出操作量控制第二控制驅(qū)動器的閥芯開度，同時使另外兩個控制驅(qū)動器的驅(qū)動信號為零， 此時這兩個控制驅(qū)動器處于關(guān)閉狀態(tài)，通過中量程流量傳感器檢測供油管路的耗油流量； 當控制器讀取的目標流量值在4000L/h?40000L/h時，由控制器經(jīng)PID運算后，輸出操作 量控制第三控制驅(qū)動器的閥芯開度，同時使另外兩個控制驅(qū)動器的驅(qū)動信號為零，此時這 兩個控制驅(qū)動器處于關(guān)閉狀態(tài)，通過大量程流量傳感器檢測供油管路的耗油流量；以此在 一條供油管路完成大跨度范圍的耗油流量控制；
[0013] 4)待步驟3)檢測完畢后，恢復初始狀態(tài)，準備下一輪檢測。
[0014] 在本發(fā)明中，步驟3)中控制器對各控制驅(qū)動器的PID(比例-積分-微分）運算 公式采用增量式PID控制算法，公式如下：

【權(quán)利要求】
1. 地面模擬試驗耗油流量大跨度量程控制裝置，包括第一控制驅(qū)動器、第二控制驅(qū)動 器、第三控制驅(qū)動器、小量程流量傳感器、中量程流量傳感器、大量程流量傳感器、回油電磁 閥及控制器；其特征在于，小量程流量傳感器、中量程流量傳感器及大量程流量傳感器串聯(lián) 在供油管路，且第一控制驅(qū)動器與小量程流量傳感器并聯(lián)，第二控制驅(qū)動器與中量程流量 傳感器并聯(lián)，第三控制驅(qū)動器與大量程流量傳感器并聯(lián)，同時在供油管路上安裝有回油電 磁閥，而第一控制驅(qū)動器、第二控制驅(qū)動器、第三控制驅(qū)動器、小量程流量傳感器、中量程流 量傳感器、大量程流量傳感器及回油電磁閥分別與控制器連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地面模擬試驗耗油流量大跨度量程控制裝置，其特征在于， 控制器上設(shè)置有顯示屏。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地面模擬試驗耗油流量大跨度量程控制裝置，其特征在于， 第一控制驅(qū)動器、第二控制驅(qū)動器及第三控制驅(qū)動器與D/A板10連接，小量程流量傳感器、 中量程流量傳感器及大量程流量傳感器與A/D板連接，回油電磁閥經(jīng)繼電器輸出板與I/O 板板連接，而D/A板、A/D板及I/O板分別通過PCI總線與控制器連接。
4. 地面模擬試驗耗油流量大跨度量程控制方法，其特征在于，具體步驟如下： 1) 初始狀態(tài)，回油電磁閥與三個控制驅(qū)動器全部處于關(guān)閉狀態(tài)； 2) 當需要控制測量耗油流量時，首先打開回油電磁閥，控制器讀取目標流量值； 3) 當步驟2)中控制器讀取的目標流量值在60L/h?600L/h時，由控制器經(jīng)PID運算 后，輸出操作量控制第一控制驅(qū)動器的閥芯開度，同時使另外兩個控制驅(qū)動器的驅(qū)動信號 為零，此時這兩個控制驅(qū)動器處于關(guān)閉狀態(tài)，通過小量程流量傳感器檢測供油管路的耗油 流量；當控制器讀取的目標流量值在600L/h?6000L/h時，由控制器經(jīng)PID運算后，輸出操 作量控制第二控制驅(qū)動器的閥芯開度，同時使另外兩個控制驅(qū)動器的驅(qū)動信號為零，此時 這兩個控制驅(qū)動器處于關(guān)閉狀態(tài)，通過中量程流量傳感器檢測供油管路的耗油流量；當控 制器讀取的目標流量值在4000L/h?40000L/h時，由控制器經(jīng)PID運算后，輸出操作量控 制第三控制驅(qū)動器的閥芯開度，同時使另外兩個控制驅(qū)動器的驅(qū)動信號為零，此時這兩個 控制驅(qū)動器處于關(guān)閉狀態(tài)，通過大量程流量傳感器檢測供油管路的耗油流量； 4) 待步驟3)檢測完畢后，恢復初始狀態(tài)，準備下一輪檢測。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的地面模擬試驗耗油流量大跨度量程控制方法，其特征在于， 步驟3)中控制器對各控制驅(qū)動器的PID(比例-積分-微分）運算公式采用增量式PID控 制算法，公式如下：
Uj=Ui_!+AUj (1-2) 式（1-1)?（1-2)中，Ui為操作量；ei為誤差（目標值與反饋信號之差）；KP為比例增 益為積分常數(shù)；TD為微分常數(shù)；T為采樣周期； 算法中，首先利用式（1-1)求出操作量度的增量AUi，再通過式（1-2)將現(xiàn)在時刻的操 作量算出，而后控制器輸出操作量控制三個控制驅(qū)動器的閥芯開度，最終實現(xiàn)控制供油流 量。
【文檔編號】G05D7/06GK104407631SQ201410707541
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月29日
【發(fā)明者】鄧新華, 楊珺, 周兵, 王瑋, 孫彬 申請人:江西洪都航空工業(yè)集團有限責任公司