一种自动调压式高压氦气控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种氦气压力调节系统，具体公开一种自动调压式高压氦气控制系统，该系统包括主气瓶、高压缓冲瓶、低压缓冲瓶、气动调节阀、主气电磁阀、高缓电磁阀、低缓电磁阀、终端电磁阀，主气瓶的输出接口与气动调节阀的输入端连通，气动调节阀的输出端与主气电磁阀的输入端连通，高压缓冲瓶的输出接口与高缓电磁阀的输入端连通，压缓冲瓶的输出接口与低缓电磁阀的输入端连通，主气电磁阀、高缓电磁阀、低缓电磁阀的输出端均与终端电磁阀的输入端连通。本发明专利技术的系统能够提高压力调节的快速性和准确性，实现高压气源终端压力的快速、准确、稳定输出。

【技术实现步骤摘要】
一种自动调压式高压氦气控制系统
本专利技术涉及一种氦气压力调节系统，具体涉及一种高压氦气能源系统终端输出压力的快速准确自动调压式高压氦气控制系统。
技术介绍
燃气液压伺服是以燃气压力为一次能源，推动涡轮泵高速旋转产生液压动力输出给伺服作动器的伺服系统。 自动调压式高压氦气控制系统是模拟燃气液压伺服内弹道特性，以高压氦气代替燃气的控制系统，其中，内弹道特性用于描述氦吹系统输出终端压力随时间的变化特性，理想的内弹道特性曲线如图1所示。因此，如何使高压氦气控制系统所提供的终端输出压力快速、准确的稳定在指定压力范围内，成为了系统设计的关键问题。 目前，国内低压能源供给主要依赖于气动调节阀的自我调节功能。例如沼气池的自动调节系统，就是充分利用气动调节阀的自我调节功能来控制输出压力的。气动调节阀可以根据输入端和输出端的压力差进行动作，当输出端压力高于输入端压力时，气动调节阀关闭；当输出端压力低于输入端压力时，气动调节阀开启，开启的大小取决于阀门两侧的压差。利用此种方法得到的终端输出压力变化平缓，然而具有一定的局限性，无法满足对终端输出压力快速变化的需求。此方法目前主要用于低压能源的压力调节领域。 国内高压氦气压力控制主要依赖于手动调节。例如火箭伺服机构的地试设备主要采用手动调节的高压氦吹系统。高压氦吹系统，即利用惰性气体氦气为伺服机构提够一定压力的能源。气源管路中的气动调节阀可通过连动机构与比例调节阀固定为一体，通过控制比例调节阀来调节起动调节阀开启的大小。即比例调节阀可将输入电流信号转换成压力信号，从而来调整气动调节阀的开启程度。因此，系统通过监测终端压力，手动调节比例调节阀的输入电流，来间接调节气动调节阀，最终达到终端压力调节的功能。由于燃气内弹道曲线要求平稳，并且有快速的阶越变化，利用此方法得到的终端压力平滑度不高，滞后性较大，对于技术操作人员的依赖性较高。所以并不能很好的模拟燃气的工况。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种自动调压式高压氦气控制系统，该系统能够提高压力调节的快速性和准确性，实现高压气源终端压力的快速、准确、稳定输出。 实现本专利技术目的的技术方案:一种自动调压式高压氦气控制系统，该系统包括主气瓶、高压缓冲瓶、低压缓冲瓶、气动调节阀、主气电磁阀、高缓电磁阀、低缓电磁阀、终端电磁阀，主气瓶的输出接口与气动调节阀的输入端连通，气动调节阀的输出端与主气电磁阀的输入端连通，高压缓冲瓶的输出接口与高缓电磁阀的输入端连通，压缓冲瓶的输出接口与低缓电磁阀的输入端连通，主气电磁阀、高缓电磁阀、低缓电磁阀的输出端均与终端电磁阀的输入端连通。 所述的压力传感器的输出端与控制器的输入端连通，控制器的输出端与气动调节阀、主气电磁阀、高缓电磁阀、低缓电磁阀、终端电磁阀的控制信号输入端均连通。 所述的终端电磁阀的输出端与压力传感器的输入端连通，压力传感器的输出端与控制器的输出端连通。 所述的控制器输出端与气动调节阀的控制信号输入端之间设有比例调节阀。 本专利技术的有益技术效果在于:(I)本专利技术通过使用高压缓冲瓶和低压缓冲瓶，可以保证终端压力超调量小、快速性高，同时保证输出压力的稳定性，缓冲瓶的引入同时减小了管路受到的冲击，从而减小了管路爆裂、泄露的风险；高压缓冲瓶和低压缓冲瓶的引入提高了终端压力输出的快速性。(2)本专利技术通过采用PID算法进行终端压力的闭环调节，可以保证终端压力准确的稳定在预期压力范围内，提高了终端压力输出的准确性。(3)本专利技术采用分段式PID算法，针对不同的工况，自动决策是否采用PID调节，若采用PID调节可选择参数大小，从而保证终端压力调节的快速性和稳定性，提高了终端压力输出的稳定性；分段式PID可以根据需要进行多级分段，无限提高控制精度。(4)本专利技术用分段式PID算法保证了终端输出压力的平滑度，滞后性小，省去了操作人员的大量工作，尤其是减小了输出压力对操作人员的依赖性，大大提高了调节精度。同时提高了系统的安全性以及应急处理能力。 【附图说明】 图1为现有技术中理想内弹道特性曲线； 图2本专利技术所提供的一种自动调压式高压氦气控制系统原理框图； 图3本专利技术所提供的一种自动调压式高压氦气控制系统组成图； 图4本专利技术所提供的一种自动调压式高压氦气控制系统PID闭环运算模型； 图5采用本专利技术所提供的一种自动调压式高压氦气控制系统的内弹道特性曲线实例。 图中:1.主气瓶、2.高压缓冲瓶、3.低压缓冲瓶、4.气动调节阀、5.主气电磁阀、6.高缓电磁阀、7.低缓电磁阀、8.控制器、9.比例调节阀、10.终端电磁阀、11.压力传感器，A.混合管路。 【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。 如图2和图3所示，主气瓶I的输出接口通过管路与气动调节阀4的输入端连通，气动调节阀4的输出端通过管路与主气电磁阀5的输入端连通，主气电磁阀5的输出端通过管路与终端电磁阀10的输入端连通。高压缓冲瓶2的输出接口通过管路与高缓电磁阀6的输入端连通，高缓电磁阀6的输出端通过管路与终端电磁阀10的输入端连通。压缓冲瓶3的输出接口通过管路与低缓电磁阀7的输入端连通，低缓电磁阀7的输出端通过管路与终端电磁阀10的输入端连通。高缓电磁阀6的输出端管路、低缓电磁阀7的输出端管路均与主气电磁阀5的输出端管路连通，形成混合管路A，并在管路A的末端打孔插入压力传感器的检测端；即终端电磁阀10安装在混合管路A上，压力传感器11安装在混合管路A的终端。压力传感器11的信号输出端通过导线与控制器8的信号输入端连通，控制器8将比例调节阀调节信号、主气电磁阀开关信号、高缓电磁阀开关信号、低缓电磁阀开关信号、终端电磁阀开关信号通过导线分别与比例调节阀9的控制信号输入端、主气电磁阀5的控制信号输入端、高缓电磁阀6的控制信号输入端、低缓电磁阀7的控制信号输入端、终端电磁阀10的控制信号输入端连通。比例调节阀9的力矩信号输出端与气动调节阀4的力矩信号输入端连通。控制器8为氦气压力调节控制器。 主气瓶I为系统的主要气源输入。高压缓冲瓶2为所需终端输出气源压力较高时，作为缓冲瓶使用，控制压力的平稳性。低压缓冲瓶3为所需终端输出气源压力较低时，作为缓冲瓶使用，控制压力的平稳性。气动调节阀4直接控制管路的开通大小。主气电磁阀5控制主气瓶I气源的开通与关断。高缓电磁阀6控制高压缓冲瓶2气源的开通与关断。低缓电磁阀7控制低压缓冲瓶3气源的开通与关断。控制器8完成各个电磁阀控制和闭环运算，即控制器8接收控制指令，控制过程中，将压力传感器11采集输出的终端压力与期望终端压力进行对比，通过PI运算输出调节电流。比例调节阀9接收控制器8输出的调节电流，控制气动调节阀4，其控制关系为P = f(I)，其中，I为比例调节阀9的输入电流，P为比例调节阀9的输出气压。终端电磁阀10控制管道终端的开通与关断。压力传感器11测量终端输出压力，并反馈给控制器8 ; 如图2、图3和图4所示，本专利技术所提供一种自动调压式高压氦气控制系统的工作原理如下所述: 控制器8接收上位机下发的控制流程和控制指令，控制器8按照控制流程通过控制输出电压的高低电平来控制主气电磁阀5、高缓电磁阀6、低缓电磁阀7和终端电磁阀10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动调压式高压氦气控制系统，其特征在于：该系统包括主气瓶(1)、高压缓冲瓶(2)、低压缓冲瓶(3)、气动调节阀(4)、主气电磁阀(5)、高缓电磁阀(6)、低缓电磁阀(7)、终端电磁阀(10)，主气瓶(1)的输出接口与气动调节阀(4)的输入端连通，气动调节阀(4)的输出端与主气电磁阀(5)的输入端连通，高压缓冲瓶(2)的输出接口与高缓电磁阀(6)的输入端连通，压缓冲瓶(3)的输出接口与低缓电磁阀(7)的输入端连通，主气电磁阀(5)、高缓电磁阀(6)、低缓电磁阀(7)的输出端均与终端电磁阀(10)的输入端连通。

【技术特征摘要】
1.一种自动调压式高压氦气控制系统，其特征在于:该系统包括主气瓶(I)、高压缓冲瓶(2)、低压缓冲瓶(3)、气动调节阀(4)、主气电磁阀(5)、高缓电磁阀￠)、低缓电磁阀(7)、终端电磁阀(10)，主气瓶(I)的输出接口与气动调节阀(4)的输入端连通，气动调节阀⑷的输出端与主气电磁阀(5)的输入端连通，高压缓冲瓶(2)的输出接口与高缓电磁阀(6)的输入端连通，压缓冲瓶(3)的输出接口与低缓电磁阀(7)的输入端连通，主气电磁阀(5)、高缓电磁阀(6)、低缓电磁阀(7)的输出端均与终端电磁阀(10)的输入端连通。2.根据权利要求1所述的一种自动调压式高压氦...

【专利技术属性】
技术研发人员：张芳，李沛文，王怀侠，刘志蕾，邹宝珍，
申请(专利权)人：北京精密机电控制设备研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11