基于单个水箱液位监控的电负载散热水循环控制方法技术

基于单个水箱液位监控的电负载散热水循环控制方法，涉及模拟电负载散热水循环控制领域。本发明专利技术是为了解决现有的采用接入水箱吸收电负载散热的方法无法及时了解到水箱的液位差的情况，从而无法根据液位差的情况进行实时调节水箱内液位的水循环的问题。本发明专利技术包括：获得每个水箱的液位高度；将水箱分成包含多个连通组的内循环组和外循环组，将内循环组或外循环组中的连通组中的最高液位值与前组水箱或后组水箱中的最高液位值之差与前后水箱液位差阈值进行比较进行组间调节，将第n个水箱与前水箱组或后水箱组中的最高液位差与预先设定的阈值进行比较进行组内调节。本发明专利技术用于飞机负载系统的散热。

【技术实现步骤摘要】
基于单个水箱液位监控的电负载散热水循环控制方法
本专利技术涉及模拟电负载散热水循环控制领域，具体涉及基于单个水箱液位监控的电负载散热水循环控制方法。
技术介绍
飞机的供电系统正常情况下是由发电机为整个飞机系统供电，在正常飞行时，飞机上的多台发电机会同时工作，但每台都不是全负荷运行的，而是均保留一定的余量，当其中一台发电机发生故障时，其余的发电机则马上以高负荷甚至满负荷状态运行，确保可以为飞机系统提供足够的电能，但由于飞机在实际的试飞过程中机载用电设备消耗的电功率较少，难以满足单个发电机高负载和满载的需求，所以需要增加额外的模拟电负载系统来消耗发电机剩余的功率，以确保飞机发电机可工作在指定功率点或者满载状态下。模拟电负载系统工作时会产生大量的热量，为保证其产生的热量不影响飞机客舱正常环境要求，如何吸收模拟电负载工作时产生的热量成为本领域研究的重点。目前的飞机模拟电负载系统采用接入水箱吸收热量的方法进行散热，但是机舱内的管道布局并不完全对称，且受飞机飞行时存在一定的俯仰角，会导致水循环进出某些水箱的水流速不一致，因此目前采用水箱进行水循环从而吸收电负载热量的方法不能对水箱的液位进行实时监控，无法及时了解到前后水箱的液位差的情况，从而无法根据液位差的情况进行实时调节水箱内的水循环，当水箱液位差较大时会使飞机重心产生较大偏移，甚至会使水溢出罐体，从而影响飞机飞行安全。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决现有的采用接入水箱吸收电负载散热的方法无法及时了解到水箱的液位差的情况，从而无法根据液位差的情况进行实时调节水箱内的水循环的问题，而提出了基于单个水箱液位监控的电负载散热水循环控制方法。基于单个水箱液位监控的电负载散热水循环控制方法具体过程为：步骤一、获得每个水箱的液位高度；所述水箱设置为16个，其中八个水箱分为四行两列呈矩形分布为前水箱组，其余八个也分为四行两列呈矩阵分布为后水箱组；16个水箱分为八行两列，所述前水箱组第一列水箱与后水箱组的第一列水箱在一条直线上；前水箱组的第二列水箱与后水箱组的第二列水箱在一条直线上；所述第一列的水箱与第二列水箱分别对称分布，且每个水箱与其对称的水箱通过对称管路连接；每个水箱上设置一个电磁阀，前水箱组中第一列水箱中的四个水箱从上到下第一个水箱上的电磁阀与第二个水箱上的电磁阀联通在同一个分支管路上，第三个水箱上的电磁阀与第四个水箱上的电磁阀联通在同一个分支管路上；前水箱组中第二列水箱的电磁阀与分支管路的连接关系、后水箱组上的电磁与分支管路的连接关系与前水箱组中第一列水箱中的四个水箱连接方式相同；所述分支管路平行排布；所述分支管路联通在主干管路上；所述主干管路上还安装了流量计、压力传感器、水泵、电动球阀、手动球阀、系统放水阀门；电动球阀分别安装在后水箱通过分支管路连接的两个主干管路上，每个主干管路上安装两个电动球阀；所述每个电动球阀连接一个水泵；步骤二、将水箱分成包含多个连通组的内循环组和包含多个连通水箱的外循环组，并获得每个连通组中水箱液位的最高值、前水箱组中所有水箱的液位最高值、后水箱组中所有水箱液位的最高值，同时执行步骤三、步骤四；通过对称管路连接的每两个对称水箱对应为一个连通组；所述内循环组包含：从上到下第三个连通组、第四个连通组、第五个连通组、第六个连通组；所述外循环组包含：从上到下第一个连通组、第二个连通组、第七个连通组、第八个连通组；步骤三、将内循环组或外循环组中的每个连通组中水箱的最高液位值与前组水箱或后组水箱中水箱的最高液位值的差与预设的前后水箱液位差阈值进行比较，若每个连通组中水箱的最高液位值与前组水箱或后组水箱中水箱的最高液位值的差小于预设的前后水箱液位差阈值时则判断是否人为停止了调节，若没有人为停止调节则重新执行步骤一，若人为停止调节了则结束调节；若每个连通组中水箱的最高液位值与前组水箱或后组水箱中水箱的最高液位值的差大于预设的前后水箱液位差阈值则根据PID算法调节电动球阀开合度并重新进行执行步骤一；步骤四、判断第n个水箱属于前水箱还是后水箱，若第n个水箱属于前水箱组则将第n个水箱的液位与前水箱组最高液位的差与预先设定的阈值进行比较，第n个水箱液位与前水箱组最高液位的差若大于预先设定的阈值则关闭该组对应的出水电磁阀，并重新执行步骤一；若小于预先设定的阈值则开启之前关掉的水箱出水电磁阀并判断是否人为停止了调节，若没有人为停止调节则重新执行步骤一，若已人为停止调节则结束调节；若第n个水箱属于后水箱则将第n个水箱的液位与后水箱组最高液位的差与预先设定的阈值进行比较，其他步骤与第n个水箱属于前水箱执行步骤同理。本专利技术的有益效果为：本专利技术综合考虑飞机试飞的机载环境和如何能更好地实现模拟电负载系统的散热的目的，对模拟电负载散热水循环控制算法的分析，采用FPGA实现液位信息采集控制、进出水口电磁阀的开关以及控制算法，利用FPGA的PID控制模块，配合基于单个水箱液位监控的水循环控制算法，从而及时了解水箱的液位差的情况，进而根据液位差的情况进行实时调节水箱内的水循环，保证飞机飞行安全。附图说明图1为系统原理图；图中，①到⑧是前组水箱，⑨到是后组水箱，1到8是前组水箱对应的电磁阀，9到16是后组水箱对应的电磁阀，17到18是手动球阀，19到22是电动球阀，23、24是系统放水阀门，B1到B4是水泵；图2为水循环控制系统框图；图3为水循环控制算法框图。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式基于单个水箱液位监控的电负载散热水循环控制方法，具体过程为(如图3)：步骤一、获得每个水箱的液位高度；如图1、图2，所述水箱的设置为16个，其中八个水箱分为四行两列呈矩形分布为前水箱组(①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧)，其余八个也分为四行两列呈矩阵分布为后水箱组(⑨、⑩、)；所述16个水箱组分为八行两列，所述前水箱组第一列水箱(①、②、③、④)与后水箱的第一列水箱(⑨、⑩、)在一条直线上；前水箱组的第二列水箱(⑤、⑥、⑦、⑧)与后水箱组的第二列水箱在一条直线上；所述第一列的水箱与第二列水箱分别对称分布，且每个水箱与其对称的水箱通过对称管路25连接；每个水箱上设置一个电磁阀，前水箱组中第一列水箱中的四个水箱从上到下第一个水箱上的电磁阀1与第二个水箱上的电磁阀2联通在同一个分支管路上，第三个水箱上的电磁阀3与第四个水箱上的电磁阀4联通在同一个分支管路上，前水箱组中第二列水箱的电磁阀与分支管路的连接关系、后水箱组上的电磁与分支管路的连接关系与前水箱组中第一列水箱中的四个水箱连接方式相同(即电动磁阀9与电动此阀10连接同一分支管路、电动球阀11与电动球阀12连接同一分支管路、电动球阀5与电动球阀6连接同一分支管路、电动球阀7与电动球阀8连接同一分支管路、电动球阀13与电动球阀14连接同一分支管路、电动球阀15与电动球阀16连接同一分支管路)；所述分支管路26平行排布；所述分支管路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于单个水箱液位监控的电负载散热水循环控制方法，其特征在于所述方法具体过程为：/n步骤一、获得每个水箱的液位高度；/n所述水箱设置为16个，其中八个水箱分为四行两列呈矩形分布为前水箱组，其余八个也分为四行两列呈矩阵分布为后水箱组；/n16个水箱分为八行两列，所述前水箱组第一列水箱与后水箱组的第一列水箱在一条直线上；前水箱组的第二列水箱与后水箱组的第二列水箱在一条直线上；所述第一列的水箱与第二列水箱分别对称分布，且每个水箱与其对称的水箱通过对称管路连接；/n每个水箱上设置一个电磁阀，前水箱组中第一列水箱中的四个水箱从上到下第一个水箱上的电磁阀与第二个水箱上的电磁阀联通在同一个分支管路上，第三个水箱上的电磁阀与第四个水箱上的电磁阀联通在同一个分支管路上；前水箱组中第二列水箱的电磁阀与分支管路的连接关系、后水箱组上的电磁与分支管路的连接关系与前水箱组中第一列水箱中的四个水箱连接方式相同；/n所述分支管路平行排布；所述分支管路联通在主干管路上；/n所述主干管路上还安装了流量计、压力传感器、水泵、电动球阀、手动球阀、系统放水阀门；/n电动球阀分别安装在后水箱通过分支管路连接的两个主干管路上，每个主干管路上安装两个电动球阀；/n所述每个电动球阀连接一个水泵；/n步骤二、将水箱分成包含多个连通组的内循环组和包含多个连通水箱的外循环组，并获得每个连通组中水箱液位的最高值、前水箱组中所有水箱的液位最高值、后水箱组中所有水箱液位的最高值，同时执行步骤三、步骤四；/n通过对称管路连接的每两个对称水箱对应为一个连通组；/n所述内循环组包含：从上到下第三个连通组、第四个连通组、第五个连通组、第六个连通组；/n所述外循环组包含：从上到下第一个连通组、第二个连通组、第七个连通组、第八个连通组；/n步骤三、将内循环组或外循环组中的每个连通组中水箱的最高液位值与前组水箱或后组水箱中水箱的最高液位值的差与预设的前后水箱液位差阈值进行比较，若每个连通组中水箱的最高液位值与前组水箱或后组水箱中水箱的最高液位值的差小于预设的前后水箱液位差阈值时则判断是否人为停止了调节，若没有人为停止调节则重新执行步骤一，若人为停止调节了则结束调节；若每个连通组中水箱的最高液位值与前组水箱或后组水箱中水箱的最高液位值的差大于预设的前后水箱液位差阈值则根据PID算法调节电动球阀开合度并重新进行执行步骤一；/n步骤四、判断第n个水箱属于前水箱还是后水箱，若第n个水箱属于前水箱组则将第n个水箱的液位与前水箱组最高液位的差与预先设定的阈值进行比较，第n个水箱液位与前水箱组最高液位的差若大于预先设定的阈值则关闭该组对应的出水电磁阀，并重新执行步骤一；若小于预先设定的阈值则开启之前关掉的水箱出水电磁阀并判断是否人为停止了调节，若没有人为停止调节则重新执行步骤一，若已人为停止调节则结束调节；若第n个水箱属于后水箱则将第n个水箱的液位与后水箱组最高液位的差与预先设定的阈值进行比较，其他步骤与第n个水箱属于前水箱执行步骤同理。/n...

【技术特征摘要】
1.基于单个水箱液位监控的电负载散热水循环控制方法，其特征在于所述方法具体过程为：
步骤一、获得每个水箱的液位高度；
所述水箱设置为16个，其中八个水箱分为四行两列呈矩形分布为前水箱组，其余八个也分为四行两列呈矩阵分布为后水箱组；
16个水箱分为八行两列，所述前水箱组第一列水箱与后水箱组的第一列水箱在一条直线上；前水箱组的第二列水箱与后水箱组的第二列水箱在一条直线上；所述第一列的水箱与第二列水箱分别对称分布，且每个水箱与其对称的水箱通过对称管路连接；
每个水箱上设置一个电磁阀，前水箱组中第一列水箱中的四个水箱从上到下第一个水箱上的电磁阀与第二个水箱上的电磁阀联通在同一个分支管路上，第三个水箱上的电磁阀与第四个水箱上的电磁阀联通在同一个分支管路上；前水箱组中第二列水箱的电磁阀与分支管路的连接关系、后水箱组上的电磁与分支管路的连接关系与前水箱组中第一列水箱中的四个水箱连接方式相同；
所述分支管路平行排布；所述分支管路联通在主干管路上；
所述主干管路上还安装了流量计、压力传感器、水泵、电动球阀、手动球阀、系统放水阀门；
电动球阀分别安装在后水箱通过分支管路连接的两个主干管路上，每个主干管路上安装两个电动球阀；
所述每个电动球阀连接一个水泵；
步骤二、将水箱分成包含多个连通组的内循环组和包含多个连通水箱的外循环组，并获得每个连通组中水箱液位的最高值、前水箱组中所有水箱的液位最高值、后水箱组中所有水箱液位的最高值，同时执行步骤三、步骤四；
通过对称管路连接的每两个对称水箱对应为一个连通组；
所述内循环组包含：从上到下第三个连通组、第四个连通组、第五个连通组、第六个连通组；
所述外循环组包含：从上到下第一个连通组、第二个连通组、第七个连通组、第八个连通组；
步骤三、将内循环组或外循环组中的每个连通组中水箱的最高液位值与前组水箱或后组水箱中水箱的最高液位值的差与预设的前后水箱液位差阈值进行比较，若每个连通组中水箱的最高液位值与前组水箱或后组水箱中水箱的最高液位值的差小于预设的前后水箱液位差阈值时则判断是否人为停止了调节，若没有人为停止调节则重新执行步骤一，若人为停止调节了则结束调节；若每个连通组中水箱的最高液位值与前组水箱或后组水箱中水箱的最高液位值的差大于预设的前后水...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏德宝，姚亮，乔立岩，徐敦，闫宏亮，刘升君，彭喜元，龙秀兵，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，中国商用飞机有限责任公司，中国商用飞机有限责任公司民用飞机试飞中心，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23