一种基于气压预测的分时点火控制方法及系统
本发明公开了一种基于气压预测的分时点火控制方法及系统，包括：根据产气量Min和排气量Mout，计算预测气量My；根据充入气体带入焓Hin、排出气体内带出焓Hout和换热量Q，计算储存气体总热力学能U和储存气体预测温度Ty；根据动态扩充容积dV和储气装置固定容积V0，计算预测容积Vy；根据预测气量My、预测温度Ty和预测容积Vy，通过气体状态方程计算预测气压Py；当预测气压Py低于设定压力阈值Pm且距离上一套脉冲产气单元的点火时间大于设定时间阈值tm时，发出点火指令。本发明使用预测气压代替传统基于压力传感器的测量气压实现闭环控制，通过软件算法实现硬件功能，提高了系统可靠性、可维护性和经济性。
发明专利
CN202010870291.5
2020-08-26
CN112177803A
2021-01-05
F02K9/95(2006.01)
湖北三江航天红林探控有限公司
朱方爽;郝雪杰;邓为
432000 湖北省孝感市北京路50号
北京汇信合知识产权代理有限公司
王艳波
湖北;42
1.一种基于气压预测的分时点火控制方法，其特征在于，包括： 气量预测： 根据脉冲产气单元的产气特性预测产气量Min； 根据排气装置的累计排气时间tP和排气质量流量dMout，计算排气量Mout； 根据产气量Min和排气量Mout，计算预测气量My； 温度预测： 根据充气质量流量dMin和充气温度，计算充入气体带入焓Hin； 根据排气质量流量dMout和排气温度，计算排出气体内带出焓Hout； 根据对流换热理论，计算气体与外部环境的换热量Q； 根据充入气体带入焓Hin、排出气体内带出焓Hout和换热量Q，计算储存气体总热力学能U和储存气体预测温度Ty； 容积预测： 根据产气量Min和药柱密度ρ，计算药剂燃烧后的动态扩充容积dV； 根据动态扩充容积dV和储气装置固定容积V0，计算预测容积Vy； 气压预测： 根据预测气量My、预测温度Ty和预测容积Vy，通过气体状态方程计算预测气压Py； 点火判定： 当预测气压Py低于设定压力阈值Pm且距离上一套脉冲产气单元的点火时间大于设定时间阈值tm时，发出点火指令。 2.如权利要求1所述的分时点火控制方法，其特征在于，在所述气量预测中，Mout＝dMout*tP，My＝Min-Mout。 3.如权利要求1所述的分时点火控制方法，其特征在于，在所述气量预测中，Hin＝cp*dMin*Tg，Hout＝cp*dMout*Ty0，U＝Hin+Hout+Q+U0，Ty＝U/(cv*My)； 式中，Tg为燃气定压燃烧温度，cp为燃气定压比热，cv为燃气定容比热，Ty0为上次循环的储存气体预测温度，U0为上次循环的储存气体热力学能。 4.如权利要求3所述的分时点火控制方法，其特征在于，所述储存气体预测温度Ty，还用于反馈修正换热量Q、排气质量流量dMout和排出气体带出焓Hout。 5.如权利要求1所述的分时点火控制方法，其特征在于，在所述容积预测中，dV＝Min/ρ，Vy＝V0+dV。 6.如权利要求1所述的分时点火控制方法，其特征在于，在所述气压预测中，Py＝MyRgTy/Vy； 式中，Rg为燃气气体常数。 7.如权利要求1所述的分时点火控制方法，其特征在于，在所述点火判定中，若Py≤Pm且t-t0≥tm，发出点火指令；并判断脉冲产气单元是否全部作用，若是，则控制流程结束；若否，则返回进入下次循环； 式中，t为当前时间，t0为上一套脉冲产气单元的点火时间。 8.如权利要求1或7所述的分时点火控制方法，其特征在于，所述压力阈值Pm的取值范围为7MPa～12MPa，所述时间阈值tm的取值范围为tr～1.5tr，tr为单套产气单元的燃烧时间。 9.一种基于气压预测的分时点火控制系统，用于实现如权利要求1-8中任一项所述的分时点火控制方法，包括：多个脉冲产气单元和储气装置，所有所述脉冲产气单元与所述储气装置相连通，所述储气装置的排气口上设有排气装置；其特征在于，还包括：点火控制器和排气控制器； 所述排气控制器与所述排气装置相连，用于控制所述排气装置的排气；所述点火控制器与所述排气控制器相连，获取排气装置的累计排气时间tP； 其中，所述点火控制器包括： 气量预测模块，用于实现所述气量预测； 温度预测模块，用于实现所述温度预测； 容积预测模块，用于实现所述容积预测； 气压预测模块，用于实现所述气压预测； 点火判定模块，用于实现所述点火判定。 10.如权利要求9所述的分时点火控制系统，其特征在于，所述点火控制器，还包括： 温度反馈修正回路，所述温度反馈修正回路自所述温度预测模块的输出端连接所述气量预测模块和温度预测模块的输入端，用于储存气体预测温度Ty反馈修正换热量Q、排气质量流量dMout和排出气体带出焓Hout。