一種氣動伺服充壓控制器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于密閉容器結構強度試驗的氣動伺服充壓控制器，主要用于對密閉容器等氣密加載點的充壓加載控制。該氣動伺服充壓控制器充壓控制與卸壓控制分別采用電、氣伺服控制執行元件來實現，通過設計專用控制電路與遠程協調加載控制系統兼容，處理遠程控制系統輸入的指令信號，協調它們之間的動作，實現對氣密加載點的壓力伺服比例控制。另外，該氣動伺服充壓控制器操作簡單，控制方式先進，控制精度高，加載速度快，跟隨性好，可靠性及安全性高。
【專利說明】一種氣動伺服充壓控制器
【技術領域】
[0001]本發明屬于氣動伺服控制技術，具體涉及一種氣動伺服充壓控制器。
【背景技術】
[0002]氣動伺服充壓廣泛應用于各種對密閉容器的充壓控制，在充壓過程中，需要對充壓大小、充壓控制精度、充壓速度和跟隨性進行控制。
[0003]例如在全尺寸飛機結構的靜力/疲勞試驗中，不僅對氣密加載點的加載控制精度要求越來越高，而且對其加載速度和跟隨性的要求也越來越高。對于油箱、座艙等氣密加載點，原有的充壓控制器采用液、電、氣相結合的方式進行伺服控制，結構繁瑣，操作復雜，滿足不了型號試驗越來越高的加載控制精度、加載速度和跟隨性的要求，降低了整個試驗的加載速度，延遲了試驗周期。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是:本發明提供一種操作簡單、加載精度高、跟隨性好、穩定可靠的氣動伺服充壓控制器。
[0005]本發明的技術方案是:包括控制器系統結構、遠程控制信號輸入、充氣回路、控制電路四個部分，控制系統結構包括氣動泊膜閥、電磁角座開關閥、氣源壓力表、先導壓力表、結構壓力表、單向閥、過濾減壓閥、氣罐、壓力傳感器，其中氣源壓力表經單向閥以及氣罐與充氣管道相連，先導壓力表經過濾減壓閥及氣動泊膜閥與充氣管道相連，結構壓力表和壓力傳感器均與充氣管道相連；另外，所述氣動泊膜閥為氣動比例閥，閥的開度隨著遠程控制信號的大小按比例打開，以實現對試件的氣動伺服比例充壓控制。所述遠程控制信號輸入經控制電路與氣動泊膜閥和電磁角座開關閥相連對試件進行氣動伺服充壓控制。所述充氣回路，包括遠程協調加載控制系統、氣動伺服充壓控制器、試驗件、氣壓傳感器，DC調節器，其中DC調節器與遠程協調加載控制系統相連，氣壓傳感器均與試驗件和氣動伺服充壓控制器相連，氣動伺服充壓控制器均與試驗件和遠程協調加載控制系統相連。所述控制電路包括電流/電壓轉換器、光電耦合器、Al智能儀、自動/手動轉換開關、現場控制按鈕、應急按鈕，其中電流/電壓轉換器與氣動泊膜閥相連，光電耦合器與電磁角座開關相連；另外，所述Al智能儀與自動/手動轉換開關及應急開關相連，在手動狀態下，根據給定的充壓值，伺服控制器能自動完成反饋測量、比較以及PID的控制等；在自動模式下該儀表能測量和顯示反饋值，并且在充壓超過所設的壓力載荷限時能控制充壓控制器放氣。
[0006]本發明的技術效果是:
[0007]該氣動伺服充壓控制器具體優點如下:
[0008]I)控制方式先進、控制精度高
[0009]該氣動伺服充壓控制器簡化了控制方式，采用電、氣相結合的伺服控制技術，具有實時狀態下通過反饋和命令的誤差自動對氣密試驗點內部壓力精確加載控制的能力；另夕卜，該氣動伺服充壓控制器控制精度高，平均精度可達0.54%。[0010]2)加載速度快，跟隨性好
[0011]氣動泊膜閥和角座開關閥分別控制壓力加載和壓力卸載，同時，氣動泊膜閥根據遠程控制信號的大小按比例打開進行充壓，提高了氣密點充的加載速度和跟隨性。該氣動伺服充壓控制器能夠使氣密點內部在設定的加載時間內達到載荷譜里的命令值，并且跟隨性良好，滿足與其他載荷加載點協調同步加載的要求。
[0012]4)安全性高
[0013]采用應急開關以及常開式角座開關閥的安全保護設計，從電路到機械結構上多重有效地保護措施，降低了試驗風險，提高了安全性。另外，該氣動伺服充壓控制器把Al智能儀表配置成智能調節器，在手動狀態下，根據給定的充壓值，伺服控制器能自動完成反饋測量、比較以及PID的控制等；在自動模式下該儀表能測量和顯示反饋值，并且在充壓超過所設的載荷限時能夠控制充壓控制器的放氣，對試驗件來說又增加了一套保護措施。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為氣動伺服充壓控制器系統結構及試驗連接框圖；
[0015]圖2為氣動伺服充壓控制器控制原理圖；
[0016]圖3充氣回路控制原理圖；
[0017]圖4為氣動伺服充壓控制器的控制電路圖。
[0018]其中，1、試驗件；2、氣壓傳感器；3、應急按鈕；4、現場控制按鈕；
[0019]5、自動/手動轉換開關；6、Al智能儀器；7、氣源壓力表；8、單向閥；
[0020]9、氣源進氣道；10、排氣道；11、遠程控制信號輸入接口 ；
[0021]12、氣罐；13、控制電路；14、角座開關閥；15、壓力傳感器；
[0022]16、過濾減壓閥；17、氣動泊膜閥；18、結構壓力表；19、先導壓力表；
[0023]20、電流電壓轉換器；21、閥電流信號；22、光電耦合器；23、驅動電路；
[0024]24、氣壓傳感器；25、DC調節器；26、遠程控制系統；
[0025]27、氣動伺服充壓控制器；28、常閉式繼電器；29、24V直流穩壓驅動電源；
[0026]30、應急開關。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明:
[0028]本發明氣動伺服充壓控制器分為控制器系統結構設計、遠程控制信號輸入、充氣回路設計和控制器控制電路設計四大部分。
[0029]( I)控制器系統結構設計:
[0030]如圖1所示，控制系統結構包括氣動泊膜閥、電磁角座開關閥、氣源壓力表、先導壓力表、結構壓力表、單向閥、過濾減壓閥、氣罐、壓力傳感器，其中氣源壓力表經單向閥以及氣罐與充氣管道相連，顯示氣源壓力；先導壓力表經過濾減壓閥及氣動泊膜閥與充氣管道相連，顯示充氣管道壓力；結構壓力表和壓力傳感器均與充氣管道相連，顯示試件進氣道壓力。
[0031]充壓控制與卸壓控制分別采用電、氣伺服控制執行元件來實現，通過設計專用控制電路與遠程試驗加載控制系統兼容，處理遠程控制系統輸入信號，協調它們之間的動作，實現壓力伺服比例控制。同時，所述氣動泊膜閥為氣動比例閥，閥的開度隨著遠程控制信號的大小按比例打開，以實現對試件的氣動伺服比例充壓控制。壓力載荷卸壓采用通斷開關閥的方式完成，控制操作上設計了遠程控制與現場控制兩種方式，通過轉換開關進行切換；并設計了多重保護裝置，確保試驗件的安全。
[0032]( 2 )遠程控制信號輸入:
[0033]如圖2所示，遠程控制系統輸出的控制信號是O?±50mA的閥電流信號，經過電流/電壓轉換器轉換成2路電壓信號；其中:0?50mA控制信號對應轉換為O?IOV電壓信號，通過導向二極管驅動氣動泊膜比例閥，閥的開度隨著電壓信號的變化而變化，實現壓力加載動作；0?-50mA對應轉換為O?-1OV電壓信號，通過光電耦合器驅動電磁角座開關閥，實現壓力卸載動作。
[0034](3)充氣回路設計:
[0035]如圖3所示，充氣回路包括遠程協調加載控制系統、氣動伺服充壓控制器、試驗件、氣壓傳感器，DC調節器，其中DC調節器與遠程協調加載控制系統相連，氣壓傳感器均與試驗件和氣動伺服充壓控制器相連，氣動伺服充壓控制器均與試驗件和遠程協調加載控制系統相連。把與試驗件連接的氣壓傳感器的輸出信號經DC調節器解調后作為遠程協調加載控制系統的反饋信號，再經A/D轉換后與遠程協調加載控制系統所輸出的指令信號進行比較，當指令信號大于反饋信號時，控制系統輸出O?50mA的閥電流信號，經電流/電壓轉換器轉換成O?10伏的電壓信號去驅動氣動泊膜閥進行充氣動作，閥的開度隨著電壓信號的變化而變化；當指令信號小于反饋信號時，控制系統輸出O?-50mA的閥電流信號，經電流/電壓轉換器轉換成O?-10伏的電壓信號去驅動電磁角座開關閥進行放氣動作，這時氣動泊膜閥關閉。
[0036](4)控制器電路設計:
[0037]如圖4所示，控制電路包括電流/電壓轉換器、光電耦合器、Al智能儀、自動/手動轉換開關、現場控制按鈕、應急按鈕，其中電流/電壓轉換器經導向二極管與氣動泊膜閥相連，電流/電壓轉換器經光電耦合器與電磁角座開關相連，當閥電壓為O?IOV時，導向二極管導通驅動氣動泊膜閥工作，其閥的開度隨著遠程控制信號的大小按比例打開，以實現對試件的氣動伺服比例充壓控制；當閥電壓為O?-1OV時，光電耦合器吸合驅動電磁角座開關閥打開，實現對試件的放氣控制。另外，所述Al智能儀與氣壓傳感器相連，在手動狀態下，Al智能儀根據給定的充壓值能自動完成反饋測量、比較以及PID的控制等；在自動模式下Al智能儀能測量和顯示反饋值，并且在充壓超過所設的壓力載荷限時能控制充壓控制器放氣；所述應急按鈕通過常閉式繼電器與24V直流穩壓驅動電源相連，實現試驗過程中的應急保護控制。
【權利要求】
1.一種氣動伺服充壓控制器，其特征在于，包括控制器系統結構、遠程控制信號輸入、控制電路，所述控制系統結構包括氣動泊膜閥、電磁角座開關閥、氣源壓力表、先導壓力表、結構壓力表、單向閥、過濾減壓閥、氣罐、壓力傳感器，其中氣源壓力表經單向閥以及氣罐與充氣管道相連，先導壓力表經過濾減壓閥及氣動泊膜閥與充氣管道相連，結構壓力表和壓力傳感器均與充氣管道相連；另外，所述氣動泊膜閥為氣動比例閥，閥的開度隨著遠程控制信號的大小按比例打開，以實現對試件的氣動伺服比例充壓控制。
2.根據權利要求1所述的氣動伺服充壓控制器，其特征在于，所述遠程控制信號輸入經控制電路與控制器系統結構的氣動泊膜閥和電磁角座開關閥相連，對試件進行氣動伺服充壓控制。
3.根據權利要求1所述的氣動伺服充壓控制器，其特征在于，還包括充氣回路，其中氣壓傳感器均與試驗件和氣動伺服充壓控制器相連，氣動伺服充壓控制器均與試驗件和遠程協調加載控制系統相連。
4.根據權利要求1所述的氣動伺服充壓控制器，其特征在于，所述控制電路包括電流/電壓轉換器、光電耦合器、Al智能儀、自動/手動轉換開關、現場控制按鈕、應急按鈕，其中電流/電壓轉換器經自動/手動轉換開關與氣動泊膜閥相連，光電耦合器經常閉式繼電器與電磁角座開關相連；另外，所述Al智能儀與自動/手動轉換開關以及應急按鈕相連。
【文檔編號】G05D16/20GK103631282SQ201310652037
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月4日 優先權日:2013年12月4日
【發明者】陳戈, 張革命, 劉卓楨, 高利娃, 李曉寧, 張偉, 韓濤, 桂貞爭 申請人:中國飛機強度研究所