[發(fā)明專利]一種微型渦輪發(fā)動機分布式控制系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711365116.5
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN107916998A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐建國;石小亮;張?zhí)旌?/a>;林嘉琦
• 申請（專利權(quán)）人: 石小亮
• 主分類號: F02C9/00
• 分類號: F02C9/00
• 代理公司: 南京利豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)32256
• 代理人: 任立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微型渦輪發(fā)動機控制領(lǐng)域，具體涉及一種微型渦輪發(fā)動機分布式控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

工業(yè)現(xiàn)場控制隨著通信、微處理器、微電子學(xué)等技術(shù)的進步而不斷進步，20世紀(jì)80年代微處理器被嵌入到各種儀器設(shè)備中形成了分布式控制系統(tǒng)。這種分布式控制系統(tǒng)經(jīng)歷了若干發(fā)展階段，從集散控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)到智能控制、維護、管理集成系統(tǒng)，控制單元日益智能化，控制的方式日益向多智能控制單元協(xié)同工作模式發(fā)展。分布式控制系統(tǒng)是分級遞階的控制系統(tǒng)，它的主要特點是集中管理和分散控制。通過功能分層、分散危險可以提高系統(tǒng)的可靠性和應(yīng)用靈活性。

國內(nèi)分布式控制的研究主要集中在大、中型商用發(fā)動機上，暫時未見有關(guān)微型渦輪發(fā)動機分布式控制的研究成果報道。事實上，微型渦輪發(fā)動機采用集中式控制，即所有的控制信號以及反饋信號都由一個控制器控制，導(dǎo)致控制器功能復(fù)雜，體積較大，接入的信號多且存在彼此影響干擾的現(xiàn)象。當(dāng)控制器出現(xiàn)故障時，各執(zhí)行機構(gòu)不能自主作出調(diào)整，引起發(fā)動機運行故障乃至發(fā)生安全事故。

對于分布式控制系統(tǒng)的實際應(yīng)用，《基于CAN總線的分布式發(fā)動機控制系統(tǒng)設(shè)計》(作者：王貴建哈爾濱工程大學(xué))基于CAN總線構(gòu)建了一個分布式控制系統(tǒng)，來控制4R90GZ/Y1斯特林熱電供機組，證明了分布式控制系統(tǒng)的可靠性。近年對于微型渦輪發(fā)動機控制的研究有很多，基本都是利用高性能的ARM芯片設(shè)計的集中式控制器，例如《微型渦噴發(fā)動機電子控制器設(shè)計技術(shù)研究》(作者：謝偉南京航空航天大學(xué)，江蘇南京，2013)。該種系統(tǒng)的控制器接入的傳感器和執(zhí)行機構(gòu)的線纜較多，信號之間的相互影響，電路設(shè)計難度大。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種微型渦輪發(fā)動機分布式控制系統(tǒng)，將分布式控制思想應(yīng)用于微型渦輪發(fā)動機控制系統(tǒng)，解決了集中控制模式下控制器接口復(fù)雜、可維護性差以及信號間互相干擾的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種微型渦輪發(fā)動機分布式控制系統(tǒng)，包括主控制器、多個子控制器和存儲器，所述主控制器通過I²C總線與所述子控制器相連；所述存儲器與所述主控制器相連，每個所述子控制器連接有一個執(zhí)行機構(gòu)或傳感器，所述執(zhí)行機構(gòu)和所述傳感器的另一端與微型渦輪發(fā)動機相連。

在另一些情況下，還包括上位機或遙控器，所述上位機與所述主控制器通過RS232進行通信連接，用于使主控制器產(chǎn)生控制發(fā)動機運行狀態(tài)的PWM信號和控制發(fā)動機起停的信號。

優(yōu)選的，所述執(zhí)行機構(gòu)為油泵、電機、點火器、起動閥和油閥。

優(yōu)選的，所述傳感器為溫度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、流量傳感器和/或推力傳感器。

優(yōu)選的，所述存儲器為Flash存儲芯片。

本發(fā)明的有益效果：1、將分布式控制思想應(yīng)用于微型渦輪發(fā)動機控制系統(tǒng)，形成多控制器微型渦輪發(fā)動機控制系統(tǒng)，可控制復(fù)雜多樣的裝置，采集并分析發(fā)動機的多種參數(shù)，可主動對控制策略進行調(diào)整；2、利用Flash存儲芯片可以存儲發(fā)動機運行30min以上的數(shù)據(jù)量，方便了對發(fā)動機運行狀況的離線分析；3、利用總線通信，減少了控制系統(tǒng)的線纜數(shù)量，降低了控制器的設(shè)計要求，同時，提高了控制系統(tǒng)的可靠性和實時性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例微型渦輪發(fā)動機分布式控制系統(tǒng)的架構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明微型渦輪發(fā)動機分布式控制系統(tǒng)的又一實施例結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例1

如圖1所示，微型渦輪發(fā)動機控制系統(tǒng)從左至右包括上位機或遙控器、主控制器、存儲器、若干個獨立的子控制器，每個子控制器后連接有執(zhí)行機構(gòu)或傳感器，執(zhí)行機構(gòu)或傳感器與微型渦輪發(fā)動機相連，存儲器與主控制器雙向相連，主控制器可以隨時存取數(shù)據(jù)。主控制器與上位機通過RS232總線連接，用來控制主控制器的啟停和產(chǎn)生PWM信號,且上位機可顯示數(shù)據(jù)。主控制器和子控制器之間通過I²C總線連接。在一些實施方式中，也可以沒有上位機或遙控器，而在主控制器上設(shè)置操作面板進行控制。執(zhí)行機構(gòu)通常包括油泵、電機、點火器、起動閥和油閥，傳感器通常為溫度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、流量傳感器和推力傳感器的至少一種。存儲器通常為Flash芯片。