某型风洞控制软件系统的设计与实现

论文摘要

风洞试验是飞行器研制工作中必不可少的一环,在航空和航天工程的研究和发展中一直扮演着重要的角色。作为风洞的神经中枢,风洞控制系统负责风洞的各子系统进行调度、运行管理、协调控制以及精确流场参数控制,是风洞的核心组成部分,在很大程度上决定着整个风洞系统的成败。随着当今先进飞行器研制的日趋精细化、一体化,风洞试验也向模拟真实化、测量精细化、试验参数化和试验手段综合一体化方向发展,这也对风洞控制系统提出了更高的要求。本论文针对所需要进行改进的风洞控制系统,按照高标准、高精度的要求,进行了深入分析与设计。首先完成了风洞整体结构的设计,在其基础上对风洞运行过程中所需完成的气体流场构建进行了详细分析,对于可控制流场的方法和设备进行了描述。针对风洞控制软件设计的整体需求进行了详细分析,按照功能需求将风洞控制软件划分为风洞运行管理和风洞流场控制等五个功能模块,对每一个功能模块的主要控制机理和涉及的相关子模块进行分析,同时采用用例分析的方式构建了风洞控制软件系统的各级用例,为后续的详细设计奠定基础。针对所需要完成的精准流场控制,在控制流程和控制算法上本文进行了详细的设计,采用了先进的智能仿人算法整定PID模式来使多节点流场控制更为精准和智能化。最终通过大量分析和试验,选择最佳控制方案从而获得高精度、高稳定、高效率等效果。系统设计完毕后,通过现场调试与吹风试验,对改造后风洞运行效果进行了进一步的科学评估分析。结果显示,改造后的风洞在流场品质,运行效率,自动化水平,可靠性程度等诸多性能参数上都得到了提升,基本实现了预期风洞控制系统的各项性能指标要求。本文采用最新的设计理念与设计方法,为风洞配置一套结构合理、功能全面、技术先进、性能可靠、使用方便的全新的控制系统,使其流场品质全面达到国军标合格指标或先进指标;同时兼顾自动化程度高、控制精度高、稳定速度快、可靠性好等优点,以确保改善风洞流场品质、提升试验能力、提高试验效率、获取优质试验数据。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 课题的研究背景与意义
•   1.2 国内外发展和现状
•   1.3 本文的主要工作
•     1.3.1 课题研究目标
•     1.3.2 课题主要研究内容
•   1.4 论文章节安排
•   1.5 本章小结
• 第二章 相关理论和技术研究
•   2.1 ETHERCAT工业实时以太网技术
•     2.1.1 机能原理
•     2.1.2 通讯协定
•     2.1.3 性能
•   2.2 可编程自动化控制器（PAC）
•   2.3 跨超声速风洞流场控制技术
•   2.4 仿人智能控制技术
•   2.5 模块化编程技术
•   2.6 控制系统仿真及建模技术
•   2.7 本章小结
• 第三章 风洞控制软件总体需求分析
•   3.1 风洞整体结构介绍
•   3.2 风洞控制系统整体需求
•     3.2.1 运行管理用例分解
•     3.2.2 流场控制用例分解
•     3.2.3 模型姿态控制用例分解
•     3.2.4 阀门控制用例分解
•     3.2.5 安全联锁控制用例分解
•   3.3 本章小结
• 第四章 风洞控制软件系统设计
•   4.1 控制系统总体软件结构
•   4.2 控制系统软件模块详细设计
•     4.2.1 运行管理模块设计
•     4.2.2 风洞流场控制功能模块设计
•     4.2.3 模型姿态控制功能模块设计
•     4.2.4 阀门控制功能模块设计
•     4.2.5 安全联锁控制功能模块设计
•   4.3 风洞控制软件数据分析与实现
•     4.3.1 风洞控制系统数据原型设计
•     4.3.2 风洞控制系统数据ER模型设计
•     4.3.3 风洞控制系统数据数据库设计
•   4.4 本章小结
• 第五章 风洞控制软件系统实现
•   5.1 风洞运行管理模块的实现
•     5.1.1 参数设置功能模块实现
•     5.1.2 数据显示功能模块实现
•     5.1.3 运行操作功能模块实现
•   5.2 风洞流场控制算法及软件实现
•     5.2.1 流场控制机理与流程
•     5.2.2 流场控制算法与代码
•     5.2.3 流场快速稳定控制设计与实现
•   5.3 模型姿态控制功能实现
•   5.4 阀门控制功能实现
•   5.5 安全联锁功能实现
•   5.6 系统部署实现
•   5.7 本章小结
• 第六章 系统测试与测试结果
•   6.1 系统测试
•     6.1.1 测试方法与环境
•     6.1.2 系统功能测试
•     6.1.3 系统性能测试
•   6.2 测试结果
•     6.2.1 系统功能测试结果
•     6.2.2 系统性能测试结果
•   6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 廖云鹏

导师: 贾海涛,张永双

关键词: 风洞,技术改造,控制系统软件设计,软件实现,试验测试

来源: 电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 力学,航空航天科学与工程,计算机软件及计算机应用

单位: 电子科技大学

分类号: V211.74;TP311.52

DOI: 10.27005/d.cnki.gdzku.2019.000323

总页数: 80

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