一种用于飞行器气压模拟的伺服控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高空飞行器气压模拟领域，更具体地，涉及一种用于飞行器气压模拟的伺服控制系统。
【背景技术】
[0002]空间飞行器在大气环境飞行中，将直接受到空间气压环境的影响，比如飞机在高空的时候，周围环境气压是负压，但是机头迎着速度的方向则承受正压。采用气压伺服控制技术设计飞行器半实物仿真系统的气压模拟设备，通过空间飞行器飞行高度半实物仿真，将真实飞行气压环境引入飞行器研制过程中，可以有效缩短研制周期、降低研制成本，消除产品隐患，确保飞行稳定控制。
[0003]以气动比例/伺服控制阀为核心组成的气动比例/伺服控制系统可以实现压力、流量连续变化的高精度控制，气动伺服系统具有速度快、成本低、精度高等特点，在很多场合得到应用。
[0004]但现有技术中的气压模拟的伺服控制系统采用单个控制阀同时连接正负压源和正压源，从而实现对气压模拟腔充、抽气的关联调节。一方向单控制阀控制两个气源，其响应速度较慢，另一方面控制阀在充抽气之间快速切换，容易产生压力冲击和振荡，从而误切换造成调节错误。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于飞行器气压模拟的伺服控制系统，其目的在于以双伺服阀分别实现充、抽气的调控，从而改进伺服控制系统的稳定性能。
[0006]为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于飞行器气压模拟的伺服控制系统，该伺服控制系统包括正压源，负压源，以及依次相连的压力传感器，控制器以及伺服阀，所述伺服阀包括第一伺服阀与第二伺服阀，所述第一伺服阀以及第二伺服阀分别用于将所述正压源以及所述负压源向气压模拟腔连通，从而改变所述气压模拟腔的模拟气压P，所述压力传感器用于检测气压模拟腔的模拟气压P并传送给所述控制器，所述控制器用于根据指令信号I控制所述第一伺服阀以及第二伺服阀的开口量，从而改变所述模拟气压P升高或者降低的速率。
[0007]优选地，所述伺服控制系统还包括气压模拟腔，所述伺服控制系统还包括气压模拟腔，所述气压模拟腔用于通过改变自身的模拟气压从而模拟飞行器的环境气压。
[0008]作为进一步优选地，所述气压模拟腔用于模拟负压环境气压，所述模拟气压P的变化范围为1.17kPa?lOlkPa，所述负压源的气压为0.5Pa?50Pa，所述正压源为大气。
[0009]作为进一步优选地，所述气压模拟腔用于模拟正压环境气压，所述模拟气压P的变化范围为lOlkPa?llOkPa，所述正压源的气压为160kPa?200kPa，所述负压源为大气。
[0010]优选地，该伺服控制系统还包括D/A转换器以及A/D转换器，所述D/A转换器连接于所述控制器与所述伺服阀之间，用于将所述控制器输出的数字信号转换为模拟信号，所述A/D转换器连接于所述压力传感器与所述控制器之间，用于将所述压力传感器输出的模拟信号转换为数字信号。
[0011]本发明还公开了利用该伺服控制系统进行气压模拟的方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0012]S1.压力传感器检测气压模拟腔的模拟气压P并传送给控制器；
[0013]S2.控制器收到指令信号I后，根据与模拟气压P的对比结果从而控制伺服阀的开关状态；
[0014]当1- ε <Ρ<Ι+ ε时，保持第一伺服阀与第二伺服阀都处于关闭状态，其中，ε为系统允许的压力误差，返回S1 ;否则进入S3 ;
[0015]S3.当Ρ〈Ι时，保持第二伺服阀处于关闭状态，将(1-P)/I设定为第一伺服阀的开口量，否则保持第一伺服阀处于关闭状态，将(P-D/P设定为第二伺服阀的开口量，返回
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[0016]总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于利用多个伺服阀代替单个伺服阀实现充、抽气的关联调节，能够取得下列有益效果:
[0017]1、以双伺服阀分别调节充气速率和抽气速率，避免了单伺服阀在充气与抽气快速切换时造成的调节错误；
[0018]2、以双伺服阀取代单伺服阀，系统容错性更高，响应更快；
[0019]3、通过充、抽气独立控制可避免模拟气压快速变化对气压模拟腔的冲击和振荡，从而提高了伺服控制系统的控制稳定性，增加了系统控制自由度；
[0020]4、当由于气压快速变化而造成气压模拟腔的压力超过目标指令值时，双控制阀系统由于其快速响应特性，可以通过反作用使得气压模拟腔的压力更加迅速的回到目标压力值。
【附图说明】
[0021]图1为本发明气压伺服控制系统结构示意图；
[0022]图2为本发明实施例1气压伺服控制系统结构示意图；
[0023]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中:11_高精度压力传感器，12-电-气比例/伺服阀，13-负压源，14-正压源，1、2、3、4、5_电-气比例/伺服阀的气口。
【具体实施方式】
[0024]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0025]本发明提供了一种用于飞行器气压模拟的伺服控制系统，提供了一种用于飞行器气压模拟的伺服控制系统，该伺服控制系统包括正压源，负压源，以及依次相连的压力传感器，控制器以及伺服阀，所述伺服阀包括第一伺服阀与第二伺服阀，所述第一伺服阀以及第二伺服阀分别用于将所述正压源以及所述负压源向气压模拟腔连通，从而改变所述气压模拟腔的模拟气压P，所述压力传感器用于检测气压模拟腔的模拟气压并传送给所述控制器，所述控制器用于根据指令信号控制所述第一伺服阀以及第二伺服阀的开口量，从而改变所述模拟气压P升高或者降低的速率，如图1所示。通常伺服阀都有多个通气口，除了与正压源、负压源以及气压模拟腔相连接的通气口，其它通气口可进行封闭，以免通气口错误切换而造成的系统不稳定。
[0026]所述气压模拟腔用于通过改变模拟气压P在1.17kPa?llOkPa之间从而模拟飞行器的环境气压。用定压为0.5Pa?50kPa的负压源，用环境空气作为正压源，可用于模拟变化范围为1.17kPa?lOlkPa的高空环境负压；用定压为160kPa?200kPa的正压源，用环境空气作为负压源，可用于模拟变化范围为160kPa?200kPa的机头环境正压。以大气环境配合负压源或正压源进行模拟气压的好处可以减少能量的消耗；当然，为了加快气压控制，也可以用0.5Pa?50kPa的负压源和160kPa?200kPa的正压源配合进行伺服控制。
[0027]其中，所述控制器与所述伺服阀之间，还可以连接D/A转换器，用于将所述控制器输出的数字信号转换为模拟信号；所述压力传感器与所述控制器之间，还可以连接A/D转换器，用于将所述压力传感器输出的模拟信号转换为数字信号。
[0028]利用该伺服控制系统进行气压模拟的具体过程如下:
[0029]S1.压力传感器检测气压模拟腔的模拟气压P并传送给控制器；
[0030]S2.控制器收到指令信号I后，根据与模拟气压P的对比结果从而控制伺服阀的开关状态；
[0031]当1- ε <Ρ<Ι+ ε时，保持第一伺服阀与第二伺服阀都处于关闭状态，其中，ε为系统允许的压力误差，返回S1 ;否则进入S3 ;
[0032]S3.当Ρ〈Ι时，保持第二伺服阀处于关闭状态，将(1-P)/I设定为第一伺服阀的开口量，否则保持第一伺服阀处于关闭状态，将(P-D/P设定为第二伺服阀的开口量，返回
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[0033]从上述过程可以看出，当指令信号与模拟气压的差值过大时，开口量也会较大，这时候容易造成过度充气或过度抽气使得气压的变化超过原本的设定值，从而需要在充气和抽气之间进行转换。在