0.6米暂冲式跨超声速风洞流场控制系统设计

针对0.6米暂冲式跨超声速风洞结构组成复杂、系统控制精度要求高、运行方式多样和运行安全要求严格的特点,分析了流场控制系统的硬件结构,开展了基于NI LabVIEW开发平台的风洞流场控制软件设计研究工作。重点介绍了控制系统组成、软件的结构和功能设计、信号采集与处理、控制策略和安全策略等内容。应用结果表明：该系统具有调节快、精度高、稳定性好、安全可靠的特点,成功实现了暂冲式跨超声速风洞复杂流程控制系统的应用软件开发。     

一种跨声速风洞移测架伺服控制系统

移测架在风洞流场校测及精细化测量中发挥着重要作用,为实现某跨声速风洞流场的精细化测量,设计一套高精度移测架伺服控制系统,用于移测架精确定位控制.讨论了伺服控制系统的硬件配置、软件设计、安全联锁,介绍了控制策略.设计的伺服控制系统可实现风洞试验段X轴方向0.03mm定位控制精度,对提高风洞流场校测的精细化测量水平具有重要意义.     

某跨超声速风洞流场控制软件结构设计

采用LabVIEW开发平台,按照模块化和结构分层设计思想,设计了一套风洞流场控制软件.软件包括上位运行管理和现场实时应用软件两部分,运行管理软件负责参数管理和试验调度,实时应用软件采集现场传感信息并依据试验要求实现风洞压力、位置闭环控制.风洞综合性能调试表明,软件功能完善,满足风洞多种试验工况流场控制要求,并且软件功能分层清晰、结构设计合理、可维护性强、易扩展,为新建风洞流场控制软件开发提供了一种可靠的解决方案.     

风洞试验流程描述与解析设计

风洞流场控制软件是风洞控制系统的核心,它负责调度、管理流场调节设备的功能和时序。面对不同的试验对象和试验内容,流场控制软件的控制时序和逻辑会产生一定差异,传统基于代码描述的流场控制软件维护难度大,对软件维护人员要求比较高,软件管理比较困难。为克服上述软件设计模式带来的维护管理困难等问题,在某高速风洞控制系统研制中,采用基于自然语言进行流程描述的流场控制软件设计方法,运行管理软件开发专用的试验流程描述操作界面,试验前采用自然语言进行试验流程描述,风洞现场PXI实时应用软件解析试验流程驱动风洞设备按照编制的流程运行。该方法实现了试验工况调整变更的无代码维护操作,降低了软件维护难度和工作量。     

遗传算法在跨超声速风洞总压控制中的应用

总压作为风洞控制中的重要流场参数,其调节性能是风洞控制系统能否满足试验要求的重要指标,为提高跨超声速风洞的总压控制水平,需对总压控制策略进行设计。针对某跨超声速风洞对总压控制系统提出的快速性和精确性要求,提出串级控制、智能PID控制和总压分段控制等方法,并利用MATLAB系统辨识工具箱对流场调节阶段的总压系统模型进行了辨识。提出将遗传算法应用于风洞流场调节阶段的PID控制器参数整定中,重点对基于遗传算法的PID控制原理和参数整定步骤进行介绍,并针对遗传算法的遗传算子进行了设计。系统仿真和风洞实际运行情况表明：该方法较常规PID参数整定与优化方法,具有更好的控制性能指标,满足总压控制系统精确性、快速性、鲁棒性等要求,为后续风洞建设和设备改造提供了新方法。     

基于NI cRIO平台的脉冲燃烧风洞控制系统设计

Ф600 mm脉冲燃烧风洞是由中国空气动力研究与发展中心自行设计建设的一座燃烧加热脉冲式高超声速高温风洞,为了实现风洞参数监测和安全运行,提出了一种基于NI cRIO 平台的运行控制系统设计,阐述了系统架构、阀门控制、时序控制、数据采集和安全联锁设计。采用分布式控制架构和PAC技术,能有效满足风洞运行的各项要求,实验结果表明：控制系统性能稳定,时序控制精度小于±1 ms,达到了设计指标要求。     

0.6m暂冲式跨超声速风洞控制系统设计与实现

针对0.6m暂冲式跨超声速风洞结构组成复杂、试验部段定位和同步控制精度要求高、运行方式多样和运行安全要求严格的特点,研究了0.6m暂冲式风洞控制系统总体设计思想、主要部段多轴联动控制实现方案与控制策略、风洞运行安全联锁实现方式,保证了0.6m暂冲式跨超声速风洞试验效率、控制精度和运行安全,该控制系统设计思想对各类暂冲风洞控制系统设计具体重要借鉴意义。     

基于LabVIEW的自由射流风洞系统加热气流模拟软件设计

目前设计的自由射流风洞系统加热气流模拟软件测量得出的气流面受力值容易发生耦合共振,导致测量流量误差较大;为解决上述问题,基于LabVIEW设计一种新的自由射流风洞系统加热气流模拟软件,软件程序包括自由射流风洞系统加热气流流量调节、加热气流时序控制、气流模拟软件等,通过与采集节点的配合完成数据采集、处理、分析等工作;利用Lab-VIEW技术,在程序软面板显示加热气流压力、增益频率等数据,直观地表现加热气流的压力大小以及变化;根据加热气流模拟软件,简化开发测试以及控制系统的程序,使软件调试过程更加简单,容易操作,实现了软件测试程序以及控制程序流程开发的平台化和通用化;实验结果表明,基于LabVIEW的自由射流风洞系统加热气流模拟软件能够减少气流面受力值耦合共振,测量误差在0.2％以内,实现自由射流风洞系统加热气流的准确模拟.     

0.6米暂冲式跨超声速风洞控制系统研制

0.6米暂冲式跨超声速风洞控制系统子系统繁多,逻辑关系复杂,采用基于现场总线和网络化的开放式集散系统进行信息通讯.PXI核心控制系统作为关键子系统,在风洞不同运行阶段采用不同流场控制策略,其风洞总压和马赫数控制精度优于0.2％和0.002.安全联锁控制系统能够实时监控显示风洞运行状态,并与PXI核心控制系统构成冗余设计...     

风洞系统非线性块状结构模型

本文将非线性块状模型的建模思想引入风洞系统模型的建立过程中,针对主排气阀和栅指电液伺服机构具有死区非线性特性,分别用含有死区输入的Hammerstein块状模型描述其动态特性,将主排气阀和栅指机构的输出作为风洞流场的输入,建立两输入两输出多变量耦合动态模型.两个独立的Hammerstein子模型与线性动态耦合的风洞流场模型串联构成一个非线性多变量块状模型.采用自适应加权递推辨识算法在线辨识Hammerstein子模型参数,采用带有遗忘因子的递推最小二乘法辨识风洞流场模型参数.仿真与风洞现场测试结果验证了本文方法的有效性.     

基于组态方式的风洞运行安全关车控制方法

针对某亚跨超声速风洞复杂的安全关车工况,设计了一种基于组态方式的风洞安全关车控制方法,通过灵活组态调压阀压力调节、模型迎角回零以及调压阀关闭功能模块,形成5种运行工况对应的安全关车控制策略;经调试运行:各功能模块能够实现设计功能,稳定段总压控制精度为0.2％,满足压力控制精度要求;安全关车控制策略可以在异常报警情况下实现压力调节,模型迎角回零以及调压阀关闭,完成安全关车,保证风洞安全.     

Development of a MEMS-based control system for compressible flow separation

A MEMS-based sensor and actuator system has been designed and fabricated for separation control in the compressible flow regime. The MEMS sensors in the system are surface-micromachined shear stress sensors and the actuators are bulk-micromachined balloon vortex generators (VGs). A three-dimensional (3-D) wing model embedded with the shear stress sensors and balloon VGs was tested in a transonic wind tunnel to evaluate the performance of the control system in a range of Mach number between 0.2 and 0.6. At each Mach number tested, the shear stress sensors quantify the boundary layer on the surface of the wing model while the balloon VGs interact with the boundary layer in an attempt to provide flow control. The shear stress measurements indicate the presence of a separated flow on the trailing ramp section of the wing model at all Mach numbers tested when the balloon VGs are not activated. This result is confirmed by total pressure measurements downstream from the wing model where a wake profile is observed. When the balloon VGs are activated, the shear stress level on the trailing ramp increases with the Mach number. At the highest Mach number tested, this increase elevates the shear stress on the ramp to almost the same level as the unseparated flow, suggesting the possibility of a boundary layer reattachment. This result is supported by the downstream pressure measurements which show a large pressure recovery when the balloon VGs are activated. The wind tunnel experiment successfully demonstrated two aspects of the MEMS flow control system: the effectiveness of the microshear stress sensors in measuring the separation characteristics of a high-speed compressible flow and the ability of the microballoons in positively enhancing the aerodynamic performance of a high-speed wing through boundary layer modification.     

多路热气流量控制及其在防除冰试验中的应用

流量精确控制是保证结冰风洞热气防除冰试验成功的关键,针对传统调节阀控制存在受下游影响大和多路流量控制耦合的问题,设计了一套多路热气流量控制系统,采用背压阀对各支路流量控制单元入口压力进行精确控制,通过电作动筒改变各支路针阀喉道流通面积,结合临界流文氏管流量计流量测量,实现多路流量解耦控制。试验表明,多路热气流量控制系统可实现多路流量解耦控制,调节速度快,10 s左右即可达到目标流量,控制精度高,稳定后最大相对误差小于0.6%,该系统可为我国后续飞行器防除冰试验系统验证与适航审定提供有力支撑。     

基于PXI总线的风洞测控系统设计与应用

HG-4风洞是我校一座亚跨超声速风洞,自20世纪70年代建成后经几次大的改造,测试精度和控制精度及自动化程度不断提高.在这次测控系统改造设计中,HG-4风洞采用了目前应用较广的PXI总线平台.介绍了PXI总线在HG-4号风洞测控系统中的应用,以及PXI测控系统的组成、运行情况及关键技术分析.采用模糊PID控制器和抗干扰措施达到较好的风洞运行控制效果,提高了控制精度,缩短了调整时间,提高了风洞运行效率.     

某结冰风洞喷雾水压控制系统设计

喷雾系统作为某结冰风洞关键子系统之一,用以模拟高空云雾环境,其喷嘴前端水压控制精度和快速稳定性对提高云雾均匀性和风洞试验效率具有重要意义。针对该风洞喷雾水压系统设备数量多、布局分散的特点,设计了主从控制网络拓扑结构;针对系统指标要求高、环境条件严苛的特性对调节阀执行机构的定位精度、控制系统的可靠性等进行了设计,最后分析了系统多支路并联调压的特性,提出了控制策略,并基于分段PID算法实现了喷雾水压的精确和快速控制。该设计方法对复杂工况下风洞系统设计以及多支路并联调压系统的设计具有借鉴作用。