超空泡水洞试验通气控制系统设计

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1、工学硕士学位论文超空泡水洞试验通气控制系统设计DESIGNOFVENTILATIONCONTROLSYSTEMFORSUPERCAVITATIONEXPERIMENTINTHEWATER-TUNNEL张亮哈尔滨工业大学2007年7月国内图书分类号：TP67国际图书分类号:533.6.01工学硕士学位论文超空泡水洞试验通气控制系统设计硕士研究生：张亮导师：王聪教授申请学位：工学硕士学科、专业：一般力学与力学基础所在单位：航天工程与力学系答辩日期：2007年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedInde

2、x:TP67U.D.C.:533.6.01DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNOFVENTILATIONCONTROLSYSTEMFORSUPERCAVITATIONEXPERIMENTINTHEWATER-TUNNELCandidate：Supervisor：ZhangLiangProf.WangCongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：Affiliation：Dateof

3、Defense：GeneralandFoundationsofMechanicsDepartmentofAstronauticsEngineeringandMechanicsJuly,2007Degree-ConferringInstitution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要超空泡技术可以使运动体在水中的阻力减小90%左右，超空泡主要有两种——自然超空泡和通气超空泡。由于通气超空泡易于实现和控制，并且通气超空泡与自然超空泡具有相同的几何特性和力学特

4、性，故通气超空泡是研究超空泡的一种有效途径。本文主要设计了用于在水洞试验中研究超空泡的通气自动控制系统。首先对通气装置的总体结构进行了设计，研究如何获得稳定的气流，并设计了测量保护装置。然后详细分析了通气装置中调节阀的流量特性和结构特性，确定了调节阀的型号和通气控制系统的数学模型，据此设计了数字PID控制器。控制器的控制算法采用增量式PID算法，并根据系统的特点，对控制算法做了进一步的改进。最后设计了通气控制系统的硬件和软件。硬件设计是以AT89S51单片机为核心，包括输入通道与接口电路，输出通道与接口电路，键盘

5、与显示器接口电路和串行通信接口电路。软件设计以C51语言为开发工具，设计了系统的底层软件。并分析了水洞试验现场可能对单片机控制系统产生的干扰，针对不同的干扰源采取抑制干扰的措施，保证系统运行稳定，可靠。本文所设计的通气控制系统，通过仿真，可以很好的实现对通气流量的自动控制，使控制精度和响应时间能够满足实验要求，并可以实时显示和传递数据，便于数据监测和数据处理。关键词超空泡；通气装置；单片机-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractSupercavitationtechnologycouldreducea

6、bout90%ofthedragofwaterapplyingontheunderwatervehicle.Therearemaintwotypesupercavities,oneisnaturesupercavityandtheotherisventilationsupercavity.Becauseofthetwohavingthesamegeometricalanddynamicalcharacteristics,andbecauseoftheconvenienceforcontroltheventilat

7、ionsupercavity,itisanappropriatetostudythesupercavityviastudyingtheventilationsupercavity.Theresearchpresentedheredevisedtheventilationauto-controlsystemforstudyingthesupercavitationinthewatertunnel.Forfindingamethodhowtoattainthestablegasflow,theentirestruct

8、ureoftheventilationequipmentshasbeendevisedfirst,andthedeviceforprotectingmeasuringequipmentswasalsodevised.Subsequently,thecharacteristicsofthedischargeandstructureofthegovernvalve,andth