[發明專利]用于航空燃油調節裝置調試試驗的控制器及控制方法

無效

• 申請號: 201310684499.8
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN103699114A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 喬彥平;趙涌;石小江;劉濤;莊歡;李江
• 申請（專利權）人: 中國燃氣渦輪研究院
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02;G05B19/042
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

技術領域

本發明專利屬于航空發動機控制技術領域，特別涉及航空發動機燃油調節裝置調試試驗控制技術。

背景技術

隨著航空發動機性能的不斷提高，對發動機控制系統也提出了越來越高的要求。幾十年來，航空發動機控制系統發生了深刻的變化，主要表現為由機械液壓式控制向數字電子控制發展。在20世紀后期，航空發動機控制系統最具有革命性的變化無疑是由液壓機械式控制向數字式電子控制的發展。早在20世紀40-50年代，發動機就曾用過電子調節器來控制，當時的電子調節器是模擬式的，使用電子管等大型元件，可靠性很差。隨后，由于半導體的出現，使電子控制器質量、體積大大減少，加之數字邏輯控制方案可增加控制的靈活性，可使數控系統具有決策及邏輯判斷能力。伴隨著數字計算機技術的發展，數字式電子控制器在航空發動機上逐步得到實際應用。

燃油流量作為航空發動機控制的主要控制量，決定了航空發動機的狀態和性能，而燃油流量調節裝置是實現燃油流量控制的關鍵執行機構。伴隨數字式電子控制器在航空發動機上的廣泛應用，各型燃油調節裝置的調試試驗工作在航空發動機研制中顯得異常關鍵。

據公開技術文獻、專利文獻，國外關于航空發動機燃油調節裝置調試控制器的有關報道甚少。而國內從事航空發動機燃油調節裝置設計、加工的幾個廠家未針對燃油調節裝置調試控制器特別是適用于多型產品的通用性調試控制器的開展相應的設計、開發工作。某航空發動機燃油調節裝置試驗部門在進行產品調試試驗時，必須針對不同型號的燃油調節裝置搭建相應的控制器，才能夠進行試驗；并且，構建控制器由于采用基于分立元件的模擬控制方式，導致控制體積較大，使用靈活性差；試驗過程中，包含較多的手動操作工序，致使試驗精度差、試驗結果獲取手段落后、試驗周期長。

發明內容

本發明要解決的技術問題：

面臨試驗室須針對不同型號的即燃油調節裝置搭建相應的控制器才能夠進行試驗的現狀，并且，原有控制由于在設計上采用了大量的分立元件、集成度相對較低等原因，各型控制器體積較大，加之，試驗過程中基本采用手動操作的方式，在試驗效率、試驗結果獲取及處理方面都存在明顯的不足。

本發明的技術方案：

針對上述技術問題，通過設計多型燃油調節裝置的通用型控制器、提高控制器集成度和自動化程度，可增強控制器功能、提高試驗效率。采用可編程控制技術和集成電路的技術，設計體積小、功能強的控制器；采用模塊化技術，可提高控制器功能擴展的靈活性；采用良好的人機界面和軟件技術，可降低控制器使用難度。

用于航空燃油調節裝置調試試驗的控制器，其特征在于：所述控制器5包括電源單元1、信號調理單元2、主控單元3、輸出驅動單元4和上位計算機6，其中：

電源單元1輸入220VAC，經電源單元1轉換集成電路輸出模擬24VDCV、數字24VDCV、±15VDCV，分別作為信號調理單元2、主控單元3、輸出驅動單元4的工作電源；

信號調理單元2負責產生燃油調節器7計量活門角位移傳感器10激勵信號、采集活門角位移傳感器10輸出信號并調理為與物理角位移相關的直流電壓信號，傳輸到主控單元3；

主控單元3包含CPU模塊、數字信號輸出模塊，模擬信號采集模塊、脈寬調制信號輸出模塊及其他輔助模塊；其中，CPU模塊綜合采集模擬量采集模塊接收到的經過信號調理單元2處理的燃油調節裝置7計量活門角位移傳感器10信號及燃油調節裝置7各點燃油壓力信號、上位計算機6指令信號，經過控制運算及邏輯判斷，產生控制信號；CPU模塊運算產生的控制信號輸出到輸出驅動單元4實施控制；

輸出驅動單元4接收主控單元3的控制信號，經功率放大后，輸出到燃油調節裝置進行控制；輸出驅動單元4采用固態繼電器M22作為功率放大元件，輸出端設計感性負載放電續流回路M23；

上位計算機6通過以太網與主控單元3進行通訊，下行向主控單元3發送控制指令，上行接收主控單元3發送的有關燃油調節裝置7的狀態參數和控制信息；上位計算機6同時負責數據記錄。

用于航空燃油調節裝置調試試驗的控制方法具體控制步驟如下：

控制方法從步驟S01開始，在該步驟中，主控單元3將采集到的來自信號調理單元2和燃油調節裝置7的模擬信號，進行工程值轉換；

步驟S02對接收到的上位計算機6指令信號進行解析，指令包括控制方式指令、燃油調節裝置最大燃油流量WFMAX、平衡點占空比BP參數信息、燃油流量給定指令WFG；

步驟S03根據步驟S02的控制方式指令判斷控制方式并進入開環控制或閉環控制的算法；