一种多环境参数综合模拟试验系统及其状态协调控制方法与流程

本发明涉及多环境参数模拟控制，具体为一种多环境参数综合模拟试验系统及其状态协调控制方法。

背景技术：

1、随着工业装备、航空航天设备以及复杂工程产品对环境适应性测试需求的不断提高，多环境参数综合模拟技术逐渐应用于产品性能验证、可靠性测试以及极端工况复现等领域，通过对温度、压力、湿度、振动等多种环境因素进行联合调节，使试验对象能够在接近实际运行条件的环境中进行性能评估，其中，多环境参数综合模拟试验系统作为实现复杂环境构建的重要设备，需要根据不同试验需求对多个环境控制单元进行协调运行，以保证模拟环境的稳定形成以及试验过程的有效开展。

2、在现有多环境参数综合模拟试验过程中，通常采用多个独立控制模块分别采集温度、压力、湿度以及振动等环境参数，并依据各参数与目标设定值之间的偏差对对应执行机构进行调节，例如根据温度偏差调整加热模块，根据湿度偏差调整湿度控制模块，根据压力变化调整压力控制模块，但由于不同环境参数之间存在相互影响关系，一个环境参数的变化往往会引起其他环境参数产生同步变化或滞后变化，而现有控制方式通常仅关注参数变化后的结果状态，缺少对不同环境参数变化之间作用关系的分析和区分，无法准确识别当前环境状态变化是由哪个环境因素引起以及各环境因素在状态形成过程中的实际影响关系。

3、由于现有多环境参数综合模拟系统无法有效区分不同环境参数之间的作用来源，当某一环境参数发生变化时，控制系统容易依据单一参数偏差进行补偿调节，例如某一参数下降时直接提高对应控制量，但实际变化可能由其他环境因素变化引起，从而导致多个控制单元之间产生重复调节、相互干扰甚至控制振荡的问题，使模拟环境难以按照预期工况稳定形成，同时降低了复杂环境模拟过程的准确性和试验结果的可靠性，因此，需要一种能够基于多环境参数变化过程分析各参数作用关系，并根据作用关系生成协调状态依据的控制方法，以提高多环境参数综合模拟过程中的状态协调能力。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种多环境参数综合模拟试验系统及其状态协调控制方法，解决了背景技术中提到的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种多环境参数综合模拟试验状态协调控制方法，包括以下步骤：

3、s1、采集多环境参数综合模拟试验过程中的温度变化数据、压力变化数据和湿度变化数据，根据所述温度变化数据、所述压力变化数据和所述湿度变化数据的时间变化过程，生成环境变化事件集合；

4、s2、根据所述环境变化事件集合，确定不同环境变化事件之间的发生顺序和影响传递关系，并根据所述发生顺序和所述影响传递关系，生成表示不同环境参数之间影响来源及影响传递方向的环境作用关系分离状态；

5、s3、将所述环境作用关系分离状态与预先确定的目标环境状态形成关系进行匹配，根据匹配结果确定与所述目标环境状态形成关系不一致的环境参数作用关系，并根据所述不一致的环境参数作用关系，生成包含待调整环境参数及对应协调方向的环境协调状态控制因子；

6、s4、根据所述环境协调状态控制因子，控制温度调节模块、压力调节模块和湿度调节模块调整对应环境参数的变化过程，并根据调整后重新采集的温度变化数据、压力变化数据和湿度变化数据，更新所述环境作用关系分离状态，直至更新后的环境作用关系分离状态满足所述目标环境状态形成关系，生成状态协调控制结果。

7、优选的，所述步骤s1包括：

8、s11、通过设置于多环境参数综合模拟试验空间内的环境参数采集模块，按照预设采集周期采集所述温度变化数据、所述压力变化数据和所述湿度变化数据，并为采集得到的各环境参数数据添加对应的采集时间信息；

9、s12、根据所述采集时间信息，将同一采集时刻对应的温度数值、压力数值和湿度数值组合为环境参数数据组，并按照采集时间先后顺序排列多个所述环境参数数据组，生成环境参数时间序列数据。

10、优选的，所述步骤s1还包括：

11、s13、按照环境参数类型，从所述环境参数时间序列数据中分别提取温度数据序列、压力数据序列和湿度数据序列，对同一环境参数类型的相邻数据进行比较，根据相邻数据的变化方向和预设允许波动范围，识别连续变化过程，并获取所述连续变化过程的变化起始时间、变化结束时间、变化初始值和变化结束值；

12、s14、将所述连续变化过程对应的环境参数类型、变化起始时间、变化结束时间、变化初始值和变化结束值组合为环境变化事件，并按照不同环境变化事件的发生时间，对温度变化事件、压力变化事件和湿度变化事件进行组合，生成所述环境变化事件集合。

13、优选的，所述步骤s2包括：

14、s21、获取所述环境变化事件集合中各环境变化事件对应的变化起始时间和变化结束时间，根据不同环境变化事件的变化起始时间、变化结束时间及对应时间区间之间的关系，确定不同环境变化事件之间的发生先后顺序，生成环境变化事件时间关联信息；

15、s22、根据所述环境变化事件时间关联信息，获取第一环境变化事件发生前后第二环境参数的变化状态，比较所述第二环境参数在所述第一环境变化事件发生前后的变化方向和变化结果，根据比较结果确定所述第一环境变化事件与第二环境变化事件之间的影响传递方向，生成环境变化事件影响传递信息。

16、优选的，所述步骤s2还包括：

17、s23、根据所述环境变化事件时间关联信息和所述环境变化事件影响传递信息，将先发生且引起其他环境参数发生对应变化的环境变化事件确定为影响来源事件，将受到所述影响来源事件影响的环境变化事件确定为影响结果事件，生成不同环境变化事件之间的作用来源关系；

18、s24、根据所述作用来源关系和所述环境变化事件影响传递信息，确定各环境变化事件对应的影响来源、影响对象和影响传递方向，并将所述影响来源、所述影响对象和所述影响传递方向进行组合，生成所述环境作用关系分离状态。

19、优选的，所述步骤s3包括：

20、s31、根据目标模拟环境对应的温度变化过程、压力变化过程和湿度变化过程，确定不同目标环境参数之间的预期作用顺序、预期影响来源、预期影响对象和预期影响传递方向，生成所述目标环境状态形成关系；

21、s32、按照环境参数类型，将所述环境作用关系分离状态中的实际影响来源、实际影响对象和实际影响传递方向，与所述目标环境状态形成关系中的预期影响来源、预期影响对象和预期影响传递方向进行对应匹配，生成环境作用关系匹配结果。

22、优选的，所述步骤s3还包括：

23、s33、根据所述环境作用关系匹配结果，将实际影响来源、实际影响对象、实际影响传递方向或者实际作用顺序与所述目标环境状态形成关系不一致的环境参数作用关系，确定为待调整作用关系；

24、s34、根据所述待调整作用关系，确定需要调整的环境参数和与所述需要调整的环境参数对应的关联环境参数，并根据所述环境作用关系分离状态与所述目标环境状态形成关系之间的差异，确定环境参数的协调方向，生成所述环境协调状态控制因子。

25、优选的，所述步骤s4包括：

26、s41、将所述环境协调状态控制因子发送至环境调节控制模块，所述环境调节控制模块根据所述环境协调状态控制因子中的待调整环境参数，确定对应的目标环境调节模块；

27、s42、根据所述环境协调状态控制因子中的协调方向，控制所述目标环境调节模块调整对应环境参数的变化方向、变化时序或者变化速度，以使所述待调整环境参数与关联环境参数之间的作用关系接近所述目标环境状态形成关系；

28、其中，所述目标环境调节模块为所述温度调节模块、所述压力调节模块或者所述湿度调节模块。

29、优选的，所述步骤s4还包括：

30、s43、在所述目标环境调节模块执行调节后，重新采集所述温度变化数据、所述压力变化数据和所述湿度变化数据，并按照采集时间顺序排列重新采集的数据，生成更新后的环境参数时间序列数据；

31、s44、根据所述更新后的环境参数时间序列数据，重新生成环境变化事件集合、环境作用关系分离状态和环境协调状态控制因子，并根据重新生成的环境协调状态控制因子控制对应环境调节模块再次执行调节；

32、s45、将重新生成的环境作用关系分离状态与所述目标环境状态形成关系进行匹配，判断重新生成的环境作用关系分离状态是否满足所述目标环境状态形成关系；

33、s46、在重新生成的环境作用关系分离状态不满足所述目标环境状态形成关系时，返回执行步骤s44；在重新生成的环境作用关系分离状态满足所述目标环境状态形成关系时，停止协调调节，并保存环境变化事件集合、环境作用关系分离状态、环境协调状态控制因子及环境参数调节过程数据，生成所述状态协调控制结果。

34、一种多环境参数综合模拟试验系统，包括：

35、环境参数采集模块用于采集多环境参数综合模拟试验过程中的温度变化数据、压力变化数据和湿度变化数据，并根据所述温度变化数据、所述压力变化数据和所述湿度变化数据生成环境变化事件集合；

36、环境作用关系生成模块用于根据所述环境变化事件集合，确定不同环境变化事件之间的发生顺序和影响传递关系，并生成表示不同环境参数之间影响来源及影响传递方向的环境作用关系分离状态；

37、状态匹配模块用于将所述环境作用关系分离状态与目标环境状态形成关系进行匹配，确定与所述目标环境状态形成关系不一致的环境参数作用关系，并生成环境协调状态控制因子；

38、协调控制模块用于根据所述环境协调状态控制因子控制温度调节模块、压力调节模块和湿度调节模块调整对应环境参数的变化过程，并根据调整后的环境参数更新所述环境作用关系分离状态，直至更新后的环境作用关系分离状态满足所述目标环境状态形成关系，生成状态协调控制结果。

39、本发明提供了一种多环境参数综合模拟试验系统及其状态协调控制方法，具备以下有益效果：

40、（1）系统运行时，本发明针对多环境参数综合模拟过程中，不同环境参数之间存在相互影响关系，导致传统方法难以准确识别环境状态形成过程以及难以实现协调调整的问题，提出一种基于环境参数变化过程分析的状态协调控制方法，通过对多环境参数变化数据进行处理，提取环境变化过程中的关联特征，并进一步分析不同环境参数之间的作用关系，从而实现对综合模拟环境状态的准确识别与协调控制，提高了多环境参数综合模拟过程中环境状态还原的准确性以及控制过程的适应能力。

41、（2）通过采集多环境参数综合模拟过程中的温度变化数据、压力变化数据以及湿度变化数据，并按照时间变化关系进行整理，形成能够描述环境变化过程的环境参数时间序列数据，在此基础上对连续变化过程进行识别，将离散环境参数转换为具有变化起止关系的环境变化事件，并进一步形成环境变化事件集合，使后续处理过程能够基于环境参数变化过程而非单一参数数值进行分析，从而能够保留不同环境因素变化过程中的时间特征，为准确分析多环境参数之间的关联关系提供数据基础，避免现有技术中仅依据单一环境参数变化结果进行控制而导致环境状态判断不准确的问题。

42、（3）基于环境变化事件集合对不同环境变化事件之间的发生顺序以及影响传递关系进行分析，确定不同环境参数变化事件之间的作用来源关系，并生成环境作用关系分离状态，使多个环境参数共同作用形成综合环境状态的过程能够被进一步拆分识别，从而明确不同环境参数变化事件对于环境状态形成过程产生的影响来源以及传递方向，在与目标环境状态形成关系进行匹配后，能够确定当前综合模拟环境中存在的不一致作用关系，并生成对应的环境协调状态控制因子，相较于传统根据参数偏差直接调整单一环境参数的方法，本发明能够针对环境参数之间的作用关系进行调整，提高了复杂环境条件下模拟状态与目标状态之间的一致性。

43、（4）根据环境协调状态控制因子确定需要调整的环境参数协调对象以及对应协调方向，并控制对应环境调节模块对温度、压力以及湿度变化过程进行协调调整，同时对调整后的环境参数重新采集并再次分析环境变化过程，使调整后的环境状态能够持续与目标环境状态形成关系进行匹配验证，最终获得满足目标环境状态要求的状态协调控制结果。通过上述处理方式，可降低多环境参数同时变化过程中因相互影响造成的状态偏差，提高综合模拟试验过程中环境参数之间协调变化的准确性和稳定性，使模拟环境能够更加接近实际运行环境，为航空航天设备等复杂环境适应性测试提供更加可靠的环境状态模拟条件。