座舱压力控制系统的数字控制器控制参数确定方法
【专利摘要】本发明属于飞机环境控制技术，涉及对座舱压力控制系统的数字控制器控制参数确定方法的改进。其特征在于，确定数字控制器控制参数的步骤如下：连接试验装置；确定典型机场下排气活门快速变化区域；选择H1和H2中的最小值；确定数字控制器的参数和参数作用范围；本发明提出了一种座舱压力控制系统的数字控制器控制参数确定方法，消除了飞机迅速爬升时出现的“鼓包”现象，提高了飞行人员与乘员的舒适性。
【专利说明】座舱压力控制系统的数字控制器控制参数确定方法
【技术领域】
[0001]本发明属于飞机环境控制技术，涉及对座舱压力控制系统的数字控制器控制参数确定方法的改进。
【背景技术】
[0002]目前座舱压力调节系统主要采用气动式压调系统，参见《飞机座舱空气参数控制》，王浚、徐扬禾，国防工业出版社，1980.12。。其缺点是:飞机在起飞时，座舱压力会随飞机爬升跟随一段时间，出现“鼓包”现象，“鼓包”现象是指:当飞机在爬升时，飞机座舱压力随飞机爬升而迅速减压，减压到一定值后飞机座舱压力增加到原平衡状态的过称。当飞机迅速爬升时，“鼓包”会造成较大的座舱压力波动，对人员耳膜造成影响，导致飞行人员与乘员不舒适。新型飞机开始采用综合数字式座舱压力控制系统，恰当地确定综合数字式座舱压力控制系统的数字控制器控制参数，能够消除“鼓包”现象。未检索到国内外有关确定综合数字式座舱压力控制系统的数字控制器控制参数的公开文献。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是:提出一种座舱压力控制系统的数字控制器控制参数确定方法，以便消除飞机迅速爬升时出现的“鼓包”现象，提高飞行人员与乘员的舒适性。
[0004]本发明的技术方案是:座舱压力控制系统的数字控制器控制参数确定方法，数字式座舱压力控制系统包括座舱压力传感器1、数字控制器2和电动排气活门3 ;座舱压力传感器I的座舱压力信号输出端通过导线与数字控制器2的座舱压力信号输入端连接，电动排气活门3的控制信号输入端通过导线与数字控制器2的电动排气活门控制信号输出端连接；其特征在于，确定数字控制器控制参数的步骤如下:
[0005]1、连接试验装置:试验装置包括用于模拟飞机飞行大气环境的气罐4、用于模拟飞机座舱环境的气罐5、气源6和模拟大气压力传感器7，气罐5的进气口与一个具有流量调节功能的气源6连通，气罐5的出气口通过电动排气活门3与气罐4连通，模拟大气压力传感器7安装在气罐4内腔中，模拟大气压力传感器7的模拟大气压力信号输出端通过导线与数字控制器2的模拟大气压力信号输入端连接，座舱压力传感器I安装在气罐5内腔中；
[0006]2、确定典型机场下排气活门快速变化区域:
[0007]2.1、确定平原机场下排气活门快速变化区域:
[0008]2.1.1、确定电动排气活门3的初始开度:将气源6的流量调节为飞机座舱引气流量，将气罐4内腔的压力模拟为初始高度Iitl的压力Ptl, Iitl为海拔Om至1000m，手动调节电动
排气活门3的开度，使气罐5内腔的压力为戸1, P,= Po+P', p'为保持飞机气密要求的压
力，记录此时的电动排气活门开度aQ;
[0009]2.1.2、确定增加一个高度间隔后电动排气活门3的开度:将气罐4内腔的压力模拟为初始高度h加一个高度间隔Ah后的压力P1, Ah=10*t，t=l?5m，手动调节电动排气活门3的开度，使气罐5内腔的压力为^1,记录此时的电动排气活门开度a i ；
[0010]2.1.3、重复步骤2.1.2的方法，分别使气罐4内腔的压力为初始高度hQ加i*Ah后的压力Pi，i=2，3，……n，记录电动排气活门开度a”使气罐5内腔的压力为直到当前电动排气活门开度a i与t次前电动排气活门开度a i t的差值小于0.1度为止；则平原机场排气活门快速变化区域为Δ P1=户:-P?;
[0011]2.2、按照步骤2.1所述的方法确定高原机场电动排气活门快速变化区域:高原机场是指海拔高度3500m至4500m的机场，初始压力Ptll为高原机场初始高度Iitll下对应的压力，确定过程中，当前电动排气活门开度与上次电动排气活门开度β”的差值小于0.1度时，手动调节电动排气活门3的开度，使气罐5内腔的压力为厂>;,p'为保持飞机气密要求的压力，所增加的高度步长Ah的数量为q个，记录q+Ι个电动排气活门开度^至β,，则高原机场排气活门快速变化区域为Δ P2=T^ -P1;
[0012]3、选择Ap1和Ap2中的最小值Apmin为任意海拔高度起飞时排气活门快速变化区域；
[0013]4、当飞机为起飞机场高度起飞时，确定数字控制器的第一比例系数Kpl、第一积分系数Kil和第一微分系数Kdl:在阶跃响应下，采用PID工程整定方法，当飞机为起飞机场高度起飞时，确定数字控制器的第一比例系数Kpl、第一积分系数Kil和第一微分系数Kdl ；
[0014]5、当飞机爬升，静压为起飞机场压力与Apmin之和减去p'时，确定数字控制器的第二比例系数Kp2、第二积分系数Ki2和第二微分系数Kd2:在阶跃响应下，采用PID工程整定方法，当飞机爬升，静压为起飞机场压力与Apmin之和减去V时，确定数字控制器的第二比例系数Kp2、第二积分系数Ki2和第二微分系数Kd2 ；
[0015]1.6、确定在排气活门快速变化区域中数字控制器的第三比例系数Kp3、第三积分系数Ki3和第三微分系数Kd3:
[0016]
【权利要求】
1.座舱压力控制系统的数字控制器控制参数确定方法，数字式座舱压力控制系统包括座舱压力传感器(I)、数字控制器(2)和电动排气活门(3);座舱压力传感器(I)的座舱压力信号输出端通过导线与数字控制器(2)的座舱压力信号输入端连接，电动排气活门(3)的控制信号输入端通过导线与数字控制器⑵的电动排气活门控制信号输出端连接；其特征在于，确定数字控制器控制参数的步骤如下: 1.1、连接试验装置:试验装置包括用于模拟飞机飞行大气环境的气罐(4)、用于模拟飞机座舱环境的气罐(5)、气源(6)和模拟大气压力传感器(7)，气罐(5)的进气口与一个具有流量调节功能的气源(6)连通，气罐(5)的出气口通过电动排气活门(3)与气罐(4)连通，模拟大气压力传感器(7)安装在气罐(4)内腔中，模拟大气压力传感器(7)的模拟大气压力信号输出端通过导线与数字控制器(2)的模拟大气压力信号输入端连接，座舱压力传感器(I)安装在气罐(5)内腔中； 1.2、确定典型机场下排气活门快速变化区域: 1.2.1、确定平原机场下排气活门快速变化区域: 1.2.1.1、确定电动排气活门(3)的初始开度:将气源(6)的流量调节为飞机座舱引气流量，将气罐⑷内腔的压力模拟为初始高度h的压力Ptl, Iitl为海拔Om至1000m，手动调节电动排气活门⑶的开度，使气罐(5)内腔的压力为P1, Pi= Po+ p', V'为保持飞机气密要求的压力，记录此时的电动排气活门开度Citl; 1.2.1.2、确定增加一个高度间隔后电动排气活门(3)的开度:将气罐(4)内腔的压力模拟为初始高度h加一个高度间隔Ah后的压力P1, Ah=10*t，t=l~5m，手动调节电动排气活门⑶的开度，使气罐(5)内腔的压力力记录此时的电动排气活门开度Ci1 ; 1.2.1.3、重复步骤1.2.1.2的方法，分别使气罐(4)内腔的压力为初始高度Iitl加i* Λ h后的压力Pi，i=2，3，……n，记录电动排气活门开度a”使气罐(5)内腔的压力为J51;直到当前电动排气活门开度a i与t次前电动排气活门开度a i t的差值小于0.1度为止；则平原机场排气活门快速变化区域为Λ P1=P1-Pn; 1.2.2、按照步骤1.2.1所述的方法确定高原机场电动排气活门快速变化区域:高原机场是指海拔高度3500m至4500m的机场，初始压力Ptll为高原机场初始高度Iitll下对应的压力，确定过程中，当前电动排气活门开度与上次电动排气活门开度β”的差值小于0.1度时，手动调节电动排气活门⑶的开度，使气罐(5)内腔的压力为户2, A=Pui+//，p'为保持飞机气密要求的压力，所增加的高度步长Ah的数量为q个，记录q+Ι个电动排气活门开度^至β,，则高原机场排气活门快速变化区域为Ap2=^2-Pq; 1.3、选择Ap1和Ap2中的最小值Apmin为任意海拔高度起飞时排气活门快速变化区域； 1.4、当飞机为起飞机场高度起飞时，确定数字控制器的第一比例系数Kpl、第一积分系数Kil和第一微分系数Kdl:在阶跃响应下，采用PID工程整定方法，当飞机为起飞机场高度起飞时，确定数字控制器的第一比例系数Kpl、第一积分系数Kil和第一微分系数Kdl ； 1.5、当飞机爬升，静压为起飞机场压力与Apmin之和减去p'时，确定数字控制器的第二比例系数Κρ2、第二积分系数Ki2和第二微分系数Kd2:在阶跃响应下，采用PID工程整定方法，当飞机爬升，静压为起飞机场压力与Apmin之和减去V时，确定数字控制器的第二比例系数Kp2、第二积分系数Ki2和第二微分系数Kd2 ； · 1.6、确定在排气活门快速变化区域中数字控制器的第三比例系数Kp3、第三积分系数Κ?3和第三微分系数Kd3:
【文档编号】B64D13/04GK103577706SQ201310566505
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月13日 优先权日:2013年11月13日
【发明者】何成军 申请人:中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所