一种气动伺服充压控制器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于密闭容器结构强度试验的气动伺服充压控制器，主要用于对密闭容器等气密加载点的充压加载控制。该气动伺服充压控制器充压控制与卸压控制分别采用电、气伺服控制执行元件来实现，通过设计专用控制电路与远程协调加载控制系统兼容，处理远程控制系统输入的指令信号，协调它们之间的动作，实现对气密加载点的压力伺服比例控制。另外，该气动伺服充压控制器操作简单，控制方式先进，控制精度高，加载速度快，跟随性好，可靠性及安全性高。
【专利说明】一种气动伺服充压控制器
【技术领域】
[0001]本发明属于气动伺服控制技术，具体涉及一种气动伺服充压控制器。
【背景技术】
[0002]气动伺服充压广泛应用于各种对密闭容器的充压控制，在充压过程中，需要对充压大小、充压控制精度、充压速度和跟随性进行控制。
[0003]例如在全尺寸飞机结构的静力/疲劳试验中，不仅对气密加载点的加载控制精度要求越来越高，而且对其加载速度和跟随性的要求也越来越高。对于油箱、座舱等气密加载点，原有的充压控制器采用液、电、气相结合的方式进行伺服控制，结构繁琐，操作复杂，满足不了型号试验越来越高的加载控制精度、加载速度和跟随性的要求，降低了整个试验的加载速度，延迟了试验周期。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是:本发明提供一种操作简单、加载精度高、跟随性好、稳定可靠的气动伺服充压控制器。
[0005]本发明的技术方案是:包括控制器系统结构、远程控制信号输入、充气回路、控制电路四个部分，控制系统结构包括气动泊膜阀、电磁角座开关阀、气源压力表、先导压力表、结构压力表、单向阀、过滤减压阀、气罐、压力传感器，其中气源压力表经单向阀以及气罐与充气管道相连，先导压力表经过滤减压阀及气动泊膜阀与充气管道相连，结构压力表和压力传感器均与充气管道相连；另外，所述气动泊膜阀为气动比例阀，阀的开度随着远程控制信号的大小按比例打开，以实现对试件的气动伺服比例充压控制。所述远程控制信号输入经控制电路与气动泊膜阀和电磁角座开关阀相连对试件进行气动伺服充压控制。所述充气回路，包括远程协调加载控制系统、气动伺服充压控制器、试验件、气压传感器，DC调节器，其中DC调节器与远程协调加载控制系统相连，气压传感器均与试验件和气动伺服充压控制器相连，气动伺服充压控制器均与试验件和远程协调加载控制系统相连。所述控制电路包括电流/电压转换器、光电耦合器、Al智能仪、自动/手动转换开关、现场控制按钮、应急按钮，其中电流/电压转换器与气动泊膜阀相连，光电耦合器与电磁角座开关相连；另外，所述Al智能仪与自动/手动转换开关及应急开关相连，在手动状态下，根据给定的充压值，伺服控制器能自动完成反馈测量、比较以及PID的控制等；在自动模式下该仪表能测量和显示反馈值，并且在充压超过所设的压力载荷限时能控制充压控制器放气。
[0006]本发明的技术效果是:
[0007]该气动伺服充压控制器具体优点如下:
[0008]I)控制方式先进、控制精度高
[0009]该气动伺服充压控制器简化了控制方式，采用电、气相结合的伺服控制技术，具有实时状态下通过反馈和命令的误差自动对气密试验点内部压力精确加载控制的能力；另夕卜，该气动伺服充压控制器控制精度高，平均精度可达0.54%。[0010]2)加载速度快，跟随性好
[0011]气动泊膜阀和角座开关阀分别控制压力加载和压力卸载，同时，气动泊膜阀根据远程控制信号的大小按比例打开进行充压，提高了气密点充的加载速度和跟随性。该气动伺服充压控制器能够使气密点内部在设定的加载时间内达到载荷谱里的命令值，并且跟随性良好，满足与其他载荷加载点协调同步加载的要求。
[0012]4)安全性高
[0013]采用应急开关以及常开式角座开关阀的安全保护设计，从电路到机械结构上多重有效地保护措施，降低了试验风险，提高了安全性。另外，该气动伺服充压控制器把Al智能仪表配置成智能调节器，在手动状态下，根据给定的充压值，伺服控制器能自动完成反馈测量、比较以及PID的控制等；在自动模式下该仪表能测量和显示反馈值，并且在充压超过所设的载荷限时能够控制充压控制器的放气，对试验件来说又增加了一套保护措施。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为气动伺服充压控制器系统结构及试验连接框图；
[0015]图2为气动伺服充压控制器控制原理图；
[0016]图3充气回路控制原理图；
[0017]图4为气动伺服充压控制器的控制电路图。
[0018]其中，1、试验件；2、气压传感器；3、应急按钮；4、现场控制按钮；
[0019]5、自动/手动转换开关；6、Al智能仪器；7、气源压力表；8、单向阀；
[0020]9、气源进气道；10、排气道；11、远程控制信号输入接口 ；
[0021]12、气罐；13、控制电路；14、角座开关阀；15、压力传感器；
[0022]16、过滤减压阀；17、气动泊膜阀；18、结构压力表；19、先导压力表；
[0023]20、电流电压转换器；21、阀电流信号；22、光电耦合器；23、驱动电路；
[0024]24、气压传感器；25、DC调节器；26、远程控制系统；
[0025]27、气动伺服充压控制器；28、常闭式继电器；29、24V直流稳压驱动电源；
[0026]30、应急开关。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明:
[0028]本发明气动伺服充压控制器分为控制器系统结构设计、远程控制信号输入、充气回路设计和控制器控制电路设计四大部分。
[0029]( I)控制器系统结构设计:
[0030]如图1所示，控制系统结构包括气动泊膜阀、电磁角座开关阀、气源压力表、先导压力表、结构压力表、单向阀、过滤减压阀、气罐、压力传感器，其中气源压力表经单向阀以及气罐与充气管道相连，显示气源压力；先导压力表经过滤减压阀及气动泊膜阀与充气管道相连，显示充气管道压力；结构压力表和压力传感器均与充气管道相连，显示试件进气道压力。
[0031]充压控制与卸压控制分别采用电、气伺服控制执行元件来实现，通过设计专用控制电路与远程试验加载控制系统兼容，处理远程控制系统输入信号，协调它们之间的动作，实现压力伺服比例控制。同时，所述气动泊膜阀为气动比例阀，阀的开度随着远程控制信号的大小按比例打开，以实现对试件的气动伺服比例充压控制。压力载荷卸压采用通断开关阀的方式完成，控制操作上设计了远程控制与现场控制两种方式，通过转换开关进行切换；并设计了多重保护装置，确保试验件的安全。
[0032]( 2 )远程控制信号输入:
[0033]如图2所示，远程控制系统输出的控制信号是O?±50mA的阀电流信号，经过电流/电压转换器转换成2路电压信号；其中:0?50mA控制信号对应转换为O?IOV电压信号，通过导向二极管驱动气动泊膜比例阀，阀的开度随着电压信号的变化而变化，实现压力加载动作；0?-50mA对应转换为O?-1OV电压信号，通过光电耦合器驱动电磁角座开关阀，实现压力卸载动作。
[0034](3)充气回路设计:
[0035]如图3所示，充气回路包括远程协调加载控制系统、气动伺服充压控制器、试验件、气压传感器，DC调节器，其中DC调节器与远程协调加载控制系统相连，气压传感器均与试验件和气动伺服充压控制器相连，气动伺服充压控制器均与试验件和远程协调加载控制系统相连。把与试验件连接的气压传感器的输出信号经DC调节器解调后作为远程协调加载控制系统的反馈信号，再经A/D转换后与远程协调加载控制系统所输出的指令信号进行比较，当指令信号大于反馈信号时，控制系统输出O?50mA的阀电流信号，经电流/电压转换器转换成O?10伏的电压信号去驱动气动泊膜阀进行充气动作，阀的开度随着电压信号的变化而变化；当指令信号小于反馈信号时，控制系统输出O?-50mA的阀电流信号，经电流/电压转换器转换成O?-10伏的电压信号去驱动电磁角座开关阀进行放气动作，这时气动泊膜阀关闭。
[0036](4)控制器电路设计:
[0037]如图4所示，控制电路包括电流/电压转换器、光电耦合器、Al智能仪、自动/手动转换开关、现场控制按钮、应急按钮，其中电流/电压转换器经导向二极管与气动泊膜阀相连，电流/电压转换器经光电耦合器与电磁角座开关相连，当阀电压为O?IOV时，导向二极管导通驱动气动泊膜阀工作，其阀的开度随着远程控制信号的大小按比例打开，以实现对试件的气动伺服比例充压控制；当阀电压为O?-1OV时，光电耦合器吸合驱动电磁角座开关阀打开，实现对试件的放气控制。另外，所述Al智能仪与气压传感器相连，在手动状态下，Al智能仪根据给定的充压值能自动完成反馈测量、比较以及PID的控制等；在自动模式下Al智能仪能测量和显示反馈值，并且在充压超过所设的压力载荷限时能控制充压控制器放气；所述应急按钮通过常闭式继电器与24V直流稳压驱动电源相连，实现试验过程中的应急保护控制。
【权利要求】
1.一种气动伺服充压控制器，其特征在于，包括控制器系统结构、远程控制信号输入、控制电路，所述控制系统结构包括气动泊膜阀、电磁角座开关阀、气源压力表、先导压力表、结构压力表、单向阀、过滤减压阀、气罐、压力传感器，其中气源压力表经单向阀以及气罐与充气管道相连，先导压力表经过滤减压阀及气动泊膜阀与充气管道相连，结构压力表和压力传感器均与充气管道相连；另外，所述气动泊膜阀为气动比例阀，阀的开度随着远程控制信号的大小按比例打开，以实现对试件的气动伺服比例充压控制。
2.根据权利要求1所述的气动伺服充压控制器，其特征在于，所述远程控制信号输入经控制电路与控制器系统结构的气动泊膜阀和电磁角座开关阀相连，对试件进行气动伺服充压控制。
3.根据权利要求1所述的气动伺服充压控制器，其特征在于，还包括充气回路，其中气压传感器均与试验件和气动伺服充压控制器相连，气动伺服充压控制器均与试验件和远程协调加载控制系统相连。
4.根据权利要求1所述的气动伺服充压控制器，其特征在于，所述控制电路包括电流/电压转换器、光电耦合器、Al智能仪、自动/手动转换开关、现场控制按钮、应急按钮，其中电流/电压转换器经自动/手动转换开关与气动泊膜阀相连，光电耦合器经常闭式继电器与电磁角座开关相连；另外，所述Al智能仪与自动/手动转换开关以及应急按钮相连。
【文档编号】G05D16/20GK103631282SQ201310652037
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】陈戈, 张革命, 刘卓桢, 高利娃, 李晓宁, 张伟, 韩涛, 桂贞争 申请人:中国飞机强度研究所