底排装置高速旋转燃烧试验系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种底排装置高速旋转燃烧试验台测控系统，包括高速旋转试验台、转速测控系统、数据采集系统和点火控制系统，高速旋转试验台分别与转速测控系统、数据采集系统和点火控制系统连接，转速测控系统用于测量高速旋转试验台上的底排装置的转速，数据采集系统用于采集底排装置的温度、推力和压力，点火控制系统用于对底排装置进行点火。本发明专利技术能够对底排装置进行点火控制，实时采集、显示和记录底排装置的温度、压力、推力等参数，对底排装置的旋转速度进行闭环控制；本发明专利技术几乎涵盖了底排燃烧实验的整个过程，并适用于多种型号的底排装置；转速控制方法为模糊PI闭环控制，提高了转速的控制精度。

【技术实现步骤摘要】
底排装置高速旋转燃烧试验系统
本专利技术属于高速转台测控领域，具体涉及一种底排装置高速旋转试验台测控系统。
技术介绍
底排增程技术是一种可以大幅度提高炮弹射程的先进技术。该技术通过在炮弹底部排气使炮弹获得增程，与其他增程技术相比具有增程效率高，飞行时间短且结构简单等优点。底排装置随炮弹一起做被动式高速旋转运动。因此，研究高速旋转状态下底排装置的工作性能（推力、压力、喷管烧蚀等）尤为重要。底排装置高速旋转试验台通过高速电机带动底排装置高速转动，模拟炮弹在飞行过程中实际转速的变化情况，从而通过数据采集系统能够准确可靠地测出底排装置工作过程燃气压力、出口温度、推力等随时间变化的曲线，将为外弹道设计提供准确参数。炮弹在实际飞行过程中，受空气阻力影响，转速随飞行时间变化而变化。根据旋转弹丸外弹道自转角速度衰减规律公式，可以得知底排装置在实际飞行过程中的转速变化规律，因此在地面实验时需使底排装置转速按照一定规律变化，这就对高速电机的转速控制提出了一定的要求。转速控制系统设计一般采用传统的PI调节器，其结构比较简单，灵敏度较高，但在消除静误差、抑制干扰能力等方面存在明显不足。同时随着底排药柱的剧烈燃烧以及转速的不断变化，造成了转轴转动惯量的非线性和时变性，因此被控对象具有很强的非线性和时变性，这就导致了固定的PI参数并不能时刻满足对转台系统的转速控制精度要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种底排装置高速旋转试验台测控系统，能够有效的测得底排装置在模拟实际飞行过程中的温度、推力、压力变化曲线，为底排增程弹的外弹道设计提供准确参数。本专利技术目的的技术解决方案为：一种底排装置高速旋转试验台测控系统，包括高速旋转试验台、转速测控系统、数据采集系统和点火控制系统，高速旋转试验台分别与转速测控系统、数据采集系统和点火控制系统连接，转速测控系统用于测量高速旋转试验台上的底排装置的转速，数据采集系统用于采集底排装置的温度、推力和压力，点火控制系统用于对底排装置进行点火。所述高速旋转试验台包括旋转试验台架体、底排装置和高速电机，转速测控系统与高速电机和旋转试验台架体的转台主轴连接，数据采集系统分别与试验台架的转台主轴与底排装置连接，点火控制系统与底排装置连接。所述转速测控系统包括依次连接的转速传感器、滤波器、单片机和驱动器；其中转速传感器设置在旋转试验台架体的转台主轴上，驱动器与高速电机连接，转速传感器实时测量旋转试验台架体的转台主轴的转速信息并将其转换为脉冲信号，通过滤波器将转速传感器的脉冲信号的噪声滤除，再通过单片机的ADC端口采集滤波后的转速信号；驱动器用于驱动高速电机旋转，通过改变频率和电流改变高速电机的转速；单片机的DAC端口改变输出的电压值控制驱动器的输出频率与电流，进而改变高速电机转速。所述转速测控系统为模糊PI闭环控制，将实际测量转速与指令值转速的偏差和偏差变化率作为模糊控制器的输入，将模糊控制器输出修正后的P、I参数做为PI控制器的输入，输出量为单片机控制端的电压值，通过修正单片机DAC端口的电压值进而对转速进行在线修正。所述数据采集系统包括温度传感器、推力传感器、信号放大器、采集卡、工控机和两个压力传感器，温度传感器和两个压力传感器均设置在底排装置内，信号放大器、采集卡、工控机依次连接，温度传感器、推力传感器和两个压力传感器分别与信号放大器连接，所述温度传感器用于对底排装置的喷管出口处的温度进行测量，压力传感器用于测量底排装置内的压力变化，推力传感器置于旋转试验台架体的转台主轴上远离底排装置的端部，用于测量底排装置的推力；信号放大器将各路传感器的信号进行放大及滤波处理，并传输到采集卡，采集卡将采集到的传感器信号传输至工控机，工控机实时显示并记录采集到的各路传感器信号的信息参数。所述点火控制系统包括点火控制器，点火控制器用于对点火药包进行电阻测量和点火，并为数据采集系统和转速测控系统提供点火信号。本专利技术与现有技术相比，其优点在于：（1）适用于多种不同结构、不同药型的底排装置的旋转燃烧试验，具有较广泛的通用性；（2）拥有较高的转速控制精度，能够更准确的模拟炮弹在实际飞行中的转速变化过程，使测得的压力、温度、推力参数具有较高的可信度，为底排增程弹的外弹道设计提供准确参数。附图说明图1是本专利技术底排装置高速旋转试验台测控系统的整体系统图。图2是本专利技术转速控制系统的控制算法原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。结合图1和图2，本专利技术涉及一种底排装置高速旋转试验台测控系统，包括高速旋转试验台、转速测控系统、数据采集系统和点火控制系统，高速旋转试验台分别与转速测控系统、数据采集系统和点火控制系统连接，转速测控系统用于测量高速旋转试验台上的底排装置的转速，数据采集系统用于采集底排装置的温度、推力和压力，点火控制系统用于对底排装置进行点火。该试验系统能够有效的测得底排装置在模拟实际飞行过程中的温度、推力、压力变化曲线，为底排增程弹的外弹道设计提供准确参数。结合图1，所述高速旋转试验台在朱玉叶《底排超高速旋转试验台设计及燃烧特性的初步研究》一文中已公开，包括旋转试验台架体、底排装置和高速电机，转速测控系统与高速电机和旋转试验台架体的转台主轴连接，数据采集系统分别与试验台架的转台主轴与底排装置燃烧室连接，点火控制系统与底排装置燃烧室连接，高速电机为一种交流主轴电机，通过减速皮带作为传动装置将高速电机转轴与试验台架的转台主轴相连接，进而带动底排装置进行高速旋转。如图2所示，所述转速测控系统包括依次连接的转速传感器、滤波器、单片机和驱动器；其中转速传感器设置在旋转试验台架体的转台主轴上，驱动器与高速电机连接，转速传感器实时测量旋转试验台架体的转台主轴的转速信息并将其转换为脉冲信号，通过滤波器将转速传感器的脉冲信号的噪声滤除，再通过单片机的ADC端口采集滤波后的转速信号；驱动器用于驱动高速电机旋转，通过改变频率和电流改变高速电机的转速；单片机的DAC端口改变输出的电压值控制驱动器的输出频率与电流，进而改变高速电机转速；转速控制系统为模糊PI闭环控制，如图2所示，实际转速与指令转速的偏差和偏差变化率做为模糊控制器的输入，将模糊控制器输出修正后的P、I参数作为PI控制器的输入，输出量为单片机控制端的电压值，通过改变单片机DAC端口的电压值进而对转速进行修正。另外，为了实现点点火实验的同步性，单片机同时采集的信号还有点火控制器发出的点火信号。所述数据采集系统包括温度传感器、推力传感器、信号放大器、采集卡、工控机和两个压力传感器，温度传感器和两个压力传感器均设置在底排装置内，信号放大器、采集卡、工控机依次连接，温度传感器、推力传感器和两个压力传感器分别与信号放大器连接，所述温度传感器用于对底排装置的喷管出口处的温度进行测量，压力传感器用于测量底排装置内的压力变化，推力传感器置于旋转试验台架体的转台主轴上远离底排装置的端部，用于测量底排装置的推力；信号放大器将各路传感器的信号进行放大及滤波处理，并传输到采集卡，采集卡将采集到的传感器信号传输至工控机，工控机实时显示并记录采集到的各路传感器信号的信息参数。所述的点火控制系统，其包含的点火控制器用于对点火药包进行电阻测量和点火，为实验的安全进行提供了保障，并为采集系统和转速控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种底排装置高速旋转试验台测控系统，其特征在于：包括高速旋转试验台、转速测控系统、数据采集系统和点火控制系统，高速旋转试验台分别与转速测控系统、数据采集系统和点火控制系统连接，转速测控系统用于测量高速旋转试验台上的底排装置的转速，数据采集系统用于采集底排装置的温度、推力和压力，点火控制系统用于对底排装置进行点火。

【技术特征摘要】
1.一种底排装置高速旋转试验台测控系统，其特征在于：包括高速旋转试验台、转速测控系统、数据采集系统和点火控制系统，高速旋转试验台分别与转速测控系统、数据采集系统和点火控制系统连接，转速测控系统用于测量高速旋转试验台上的底排装置的转速，数据采集系统用于采集底排装置的温度、推力和压力，点火控制系统用于对底排装置进行点火。2.根据权利要求1所述的底排装置高速旋转试验台测控系统，其特征在于：所述高速旋转试验台包括旋转试验台架体、底排装置和高速电机，转速测控系统与高速电机和旋转试验台架体的转台主轴连接，数据采集系统分别与旋转试验台架体的转台主轴与底排装置连接，点火控制系统与底排装置连接。3.根据权利要求2所述的底排装置高速旋转试验台测控系统，其特征在于：所述转速测控系统包括依次连接的转速传感器、滤波器、单片机和驱动器；其中转速传感器设置在旋转试验台架体的转台主轴上，驱动器与高速电机连接，转速传感器实时测量旋转试验台架体的转台主轴的转速信息并将其转换为脉冲信号，通过滤波器将转速传感器的脉冲信号的噪声滤除，再通过单片机的ADC端口采集滤波后的转速信号；驱动器用于驱动高速电机旋转，通过改变频率和电流改变高速电机的转速；单片机的DAC端口改变输出的电压值控制驱动器的输出频率与电流，进而改变高速电机转速。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾云飞，郭一达，余陵，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32