座舱压力控制系统的数字控制器控制参数确定方法

标题：座舱压力控制系统的数字控制器控制参数确定方法

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。

申请号：CN201310566505.X

申请日：2013/11/13

申请人：中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所

首项权利要求：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(1)、数字控制器(2)和电动排气活门(3)；座舱压力传感器(1)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：
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(1)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(4)内腔的压力模拟为初始高度h0的压力P0，h0为海拔0m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
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α0；
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h0加一个高度间隔Δh后的压力P1，Δh=10*t，t=1～5m，手动调节电动排气活门(3)的开度，使气罐(5)内腔的压力为
记录此时的电动排气活门开度α1；
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h0加i*Δh后的压力Pi, i=2, 3, ……n, 记录电动排气活门开度αi，使气罐(5)内腔的压力为
直到当前电动排气活门开度αi与t次前电动排气活门开度αi-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
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P01为高原机场初始高度h01下对应的压力，确定过程中，当前电动排气活门开度βj与上次电动排气活门开度βj-t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
p′为保持飞机气密要求的压力，所增加的高度步长Δh的数量为q个，记录q+1个电动排气活门开度β0至βq, 则高原机场排气活门快速变化区域为
1.3、选择Δp1和Δp2中的最小值Δpmin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Kp1、第一积分系数Ki1和第一微分系数Kd1：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Kp1、第一积分系数Ki1和第一微分系数Kd1；
1.5、当飞机爬升，静压为起飞机场压力与Δpmin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Δpmin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；
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：
式中，Δp为飞机内外压差，p′保持飞机气密要求的压力
1.7、飞机在整个起飞过程中，当Δp小于等于Δpmin时，数字控制器控制参数采用第三比例系数Kp3、第三积分系数Ki3和第三微分系数Kd3；当Δp大于Δpmin时，采用第二比例系数Kp2、第二积分系数Ki2和第二微分系数Kd2；
至此，完成数字控制器控制参数的确定。

专利类型：发明申请