非線性PID控制方式在結構熱試驗中的應用

張佳斌

(中國飛機強度研究所，陜西 西安 710065)

1 引 言

飛行器在高速飛行的過程中，其表面因與空氣發生劇烈的氣動摩擦而產生嚴重的氣動熱，導致飛行器結構溫度迅速升高，嚴重影響飛行器結構的安全性[1，2]。

考慮飛行器在高速飛行過程中的安全性，通常會研究飛行器使用的材料和結構的設計，進行結構熱強度的分析和驗證，以此保證飛行器在高速飛行過程中的安全性和可靠性。由于飛行器的材料特性往往會隨著溫度的變化而變化，加之溫度也會隨時間因素累加，其結構強度的分析計算變得極其復雜。通常理論計算分析的結果誤差較大，難以與實際情況相符，因此，利用試驗方法進行驗證就顯得尤其重要。

結構熱試驗(以下簡稱熱試驗)技術是一種模擬飛行器在高速飛行過程中因氣動熱而引起結構熱響應的地面模擬驗證試驗技術，研究氣動熱載荷和氣動載荷對結構的影響[3]，分析材料結構在高溫下的承載能力和傳熱特性，為結構設計、強度及可靠性分析提供必要的手段[4-7]。

在熱試驗中，輻射加熱是最為常用的加熱方式，通常采用石英燈、石墨作為加熱元件進行加熱器的設計[8]。采用石英燈設計的加熱器因其熱慣性小、功率大、溫度范圍寬、電控性能好等特點而廣泛使用。本文研究的就是石英燈輻射加熱的熱試驗系統。

2 熱試驗系統組成

典型的熱試驗系統主要由控制器、調功器、加熱器、試驗件、傳感器等組成，形成一個閉環調節系統(如圖1所示)。……