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微型涡喷发动机变增益转速闭环控制专利与流程

来源:未知 编辑:晚一步 时间:2018-06-12

本发明涉及发动机技术领域,具体涉及一种微型涡喷发动机变增益转速闭环控制方法。



背景技术:

传统的微型涡喷发动机转速闭环控制通常采用PID控制方法。虽燃这种方法实现简单、易用工程实现,但是由于微型涡喷发动机工作转速范围宽,在不同来流条件及不同的工况下发动机特性波动较大,PID控制无法满足其在不同来流、不同工况条件下控制指标要求。



技术实现要素:

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是:如何设计一种闭环控制方法,以保证不同来流、不同工况条件下发动机转速控制指标的一致性。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题,本发明提供了一种微型涡喷发动机变增益转速闭环控制方法,包括以下步骤:

S1、根据控制指标要求,选取发动机怠车转速N_min作为PI控制器的设计点,该N_min值也是发动机给出的发动机转速反馈值,根据PI控制原理,通过仿真整定PI控制器的参数,由此计算PI控制器的输出值out:

式中,s为拉普拉斯算子,out为PI控制器的输出值,Kp为比例系数,Ki为积分系数,N为发动机实时转速,N_cmd为发动机转速指令值,是PI控制器的输入量,为预设值;

S2、根据采集的发动机实时转速N,利用公式(2)~公式(5)计算PI控制器的增益调度系数k,并输出给PI控制器;

若N≥Nmax,k=kmax (2)

若N≤Nmin,k=kmin (3)

否则,若

其中,Nmax为发动机最大工作转速,Nmid为发动机特性转折点转速,kmax、kmid、kmin为设定的发动机在最大转速状态、发动机特性转折点状态、发动机怠速转速状态的调度系数;

S3、PI控制器利用公式(6)计算出发动机的燃油流量qmf:

S4、将计算得到的燃油流量qmf用DA板卡输出给发动机。

优选地,步骤S1中,根据公式(1)利用前向差分变换法进行离散化计算出当前PI控制器的输出值out。

优选地,步骤S2中,利用公式(2)~公式(5)采用线性插值的方法计算PI控制器的增益调度系数k。

优选地,步骤S4中,将计算得到的燃油流量qmf用DA板卡输出给发动机。

优选地,在步骤S1之前还包括接收发动机实时转速的步骤。

优选地,所述发动机实时转速利用传感器采集得到。

(三)有益效果

本发明提出了一种利用微型涡喷发动机实时转速对PI控制器增益进行线性调度的闭环控制方法,该方法能够保证在不同来流、不同工况条件下发动机转速控制指标的一致性。本发明可根据不同微型涡喷发动机需求,调整增益调度系数生成相应的闭环控制器。可根据不同发动机需求,设计发动机控制器增益调度关系满足发动机不同环境、不同工况下的控制指标需求。能够满足微型涡喷发动机不同环境、不同工况下的控制指标需求。

附图说明

图1是本发明的原理框图;

图2是本发明的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚,下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

图1为一种利用发动机实际转速对PI控制器参数进行实时调度的闭环控制方法原理图,其系统组成包括PI控制器1、发动机2、增益调度装置3。本发明的具体实施步骤如下:

S1)根据总体提出的控制指标要求,选取发动机怠车转速N_min作为PI控制器1的设计点(是发动机2给出的发动机转速反馈值),根据PI控制原理,通过仿真整定PI控制器1参数,由此计算PI控制器1的输出值,具体公式为:

式中s为拉普拉斯算子,out为PI控制器1的输出值,Kp为比例系数,Ki为积分系数,N为发动机实时转速,N_cmd为发动机2转速指令值(为PI控制器1的输入量,是预设值)。

例如,某微型涡喷发动机PI控制参数Kp=5.3,Ki=22.7,那么根据公式利用前向差分变换法进行离散化即可计算出当前PI控制器1的输出值。

S2)根据发动机2实时转速N,增益调度装置3利用公式(2)~公式(5)采用线性插值的方法计算PI控制器1的增益调度系数k输出给PI控制器1。

若N≥Nmax,k=kmax (2)

若N≤Nmin,k=kmin (3)

否则,若

其中,N为发动机2转速实时采集值,Nmax为发动机2最大工作转速,Nmin为发动机2怠速转速,Nmid为发动机2特性转折点转速,k为增益调度系数,kmax、kmid、kmin为设定的发动机2在最大转速状态、发动机2特性转折点状态、发动机2怠速转速状态的调度系数。

例如,某微型涡喷发动机,发动机最大工作转速Nmax=200000rpm,发动机怠速转速Nmin=100000rpm,发动机特性转折点转速Nmid=150000rpm,对应的kmax=6、kmid=2、kmin=1,那么根据公式(2)~公式(5)可计算出PI控制器2的增益调度系数。

S3)根据前面两步的计算结果,PI控制器1利用公式(6)即可计算出发动机2的燃油流量。

S4)将计算得到的燃油流量qmf用DA板卡输出给发动机2。

本发明可根据不同发动机需求,设计发动机控制器增益调度关系满足发动机不同环境、不同工况下的控制指标需求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

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