一種外涵機匣熱強度試驗溫度控制方法研究

鄭 瑤

(中國飛機強度研究所，陜西 西安 710065)

1 溫度控制系統組成

發(fā)動機外涵機匣試驗溫度控制系統由外涵機匣、電加熱管加熱器、溫度傳感器、控制器、調功設備等組成，如圖1所示。

圖1 控制系統組成示意圖

電加熱管加熱器結構如圖2所示，由電阻發(fā)熱絲、耐高溫合金、絕緣粉末、導線電極、絕緣端子等組成。由于作為加熱器主要元件的電阻絲的熱慣性較大，加熱管加熱器的控制響應速度較慢。

圖2 電加熱管結構示意圖

當加熱器通電時，電阻發(fā)熱絲發(fā)熱，熱量經過絕緣粉末和耐高溫合金向外傳導，從而實現對試驗件的加熱。外涵機匣熱強度試驗的傳熱方式如圖3所示，加熱器處于機匣的內部空間內，通過對流和輻射對機匣內壁進行加熱，機匣內外表面的熱量交換則是通過傳導來實現。

圖3 機匣傳熱過程示意圖

由電加熱管加熱器的組成結構和加熱原理可知，其整個溫度控制過程響應較慢，滯后嚴重，采用傳統的PID控制方式容易導致超溫，從而對試驗件造成損傷。因此，需要研究一種能夠有效解決加熱器響應滯后帶來的溫度超調問題的控制方法。

2 溫度控制方法

作為外涵機匣溫度控制系統的主要組成部分，加熱管加熱器具有響應速度慢的特點。根據自動控制理論可知，整個溫度控制系統是一個大滯后系統，在進行溫度控制時，很容易發(fā)生溫度超調現象。為了解決溫度控制中存在的超調問題，針對該滯后控制系統引入了模糊控制的概念?！?br>