[發(fā)明專利]一種航空發(fā)動機(jī)低壓軸轉(zhuǎn)速的控制方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910555152.0
• 申請日: 2019-06-25
• 公開（公告）號: CN112127999B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張園鎖;呂曉武;陶金偉;李運(yùn)華;劉濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航發(fā)商用航空發(fā)動機(jī)有限責(zé)任公司
• 主分類號: F02C9/44
• 分類號: F02C9/44;F02C9/26
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 李港

1.一種航空發(fā)動機(jī)低壓軸轉(zhuǎn)速的控制方法，包括：

采集低壓軸轉(zhuǎn)速N1、多個融合主參數(shù)和融合輔參數(shù)，所述融合主參數(shù)包括高壓壓氣機(jī)入口溫度T25、高壓壓氣機(jī)出口溫度T3、高壓壓氣機(jī)出口靜壓Ps3、渦輪排氣溫度EGT，所述融合輔參數(shù)包括高壓軸轉(zhuǎn)速N2；

對所述高壓軸轉(zhuǎn)速N2處理后生成高壓轉(zhuǎn)子換算轉(zhuǎn)速N2r25，建立所述高壓轉(zhuǎn)子換算轉(zhuǎn)速N2r25和卡爾曼增益系數(shù)KF_G之間的對應(yīng)關(guān)系形成卡爾曼增益變化表，根據(jù)所述高壓軸轉(zhuǎn)速N2從卡爾曼增益變化表中確定卡爾曼增益系數(shù)KF_G；

采用擴(kuò)展卡爾曼濾波融合算法根據(jù)所述融合主參數(shù)和卡爾曼增益系數(shù)KF_G估算低壓軸轉(zhuǎn)速估計值N1fusion；

判斷低壓軸轉(zhuǎn)速傳感器是否存在故障，在所述低壓軸轉(zhuǎn)速傳感器存在故障時輸出低壓軸轉(zhuǎn)速估計值N1fusion為轉(zhuǎn)速反饋值，在所述低壓軸轉(zhuǎn)速傳感器不存在故障時輸出低壓軸轉(zhuǎn)速測量值N1為轉(zhuǎn)速反饋值；

根據(jù)所述轉(zhuǎn)速反饋值和轉(zhuǎn)速期望值調(diào)整燃油量，直至所述轉(zhuǎn)速反饋值達(dá)到所述轉(zhuǎn)速期望值。

2.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，采用全參數(shù)擴(kuò)展卡爾曼濾波融合算法根據(jù)所有主參數(shù)估算低壓軸轉(zhuǎn)速N1fusion。

3.如權(quán)利要求2所述的控制方法，其特征在于，還包括：

判斷采集主參數(shù)的傳感器是否存在故障；

在采集主參數(shù)的所有傳感器均無故障時選擇全參數(shù)擴(kuò)展卡爾曼濾波融合算法；

在至少一采集主參數(shù)的傳感器出現(xiàn)故障時選擇對應(yīng)的差參數(shù)擴(kuò)展卡爾曼濾波融合算法。

4.如權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述差參數(shù)擴(kuò)展卡爾曼濾波融合算法包括三參數(shù)、雙參數(shù)和單參數(shù)擴(kuò)展卡爾曼濾波融合算法。

5.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，根據(jù)所述轉(zhuǎn)速反饋值和轉(zhuǎn)速期望值調(diào)整燃油量，直至所述轉(zhuǎn)速反饋值達(dá)到所述轉(zhuǎn)速期望值的步驟包括：

根據(jù)所述所述轉(zhuǎn)速反饋值和轉(zhuǎn)速期望值計算轉(zhuǎn)速偏差值，根據(jù)所述轉(zhuǎn)速偏差值進(jìn)行閉環(huán)控制生成燃油量期望值；

根據(jù)所述燃油量期望值和燃油量測量值計算燃油量偏差值，根據(jù)所述燃油量偏差值進(jìn)行閉環(huán)控制生成電機(jī)驅(qū)動信號。

6.如權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，根據(jù)所述轉(zhuǎn)速偏差值進(jìn)行閉環(huán)控制生成燃油量期望值采用的算法選自離散PI控制算法、離散滑模控制算法、離散預(yù)測控制算法或離散最優(yōu)控制算法。

7.如權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，根據(jù)所述燃油量偏差值進(jìn)行閉環(huán)控制生成電機(jī)驅(qū)動信號采用的算法選自離散PI控制算法或離散滑模控制算法。

8.一種航空發(fā)動機(jī)低壓軸轉(zhuǎn)速的控制裝置，包括：

采集模塊，采集低壓軸轉(zhuǎn)速N1、多個融合主參數(shù)和融合輔參數(shù)，所述融合主參數(shù)包括高壓壓氣機(jī)入口溫度T25、高壓壓氣機(jī)出口溫度T3、高壓壓氣機(jī)出口靜壓Ps3、渦輪排氣溫度EGT，所述融合輔參數(shù)包括高壓軸轉(zhuǎn)速N2；

系數(shù)生成模塊，處理所述高壓軸轉(zhuǎn)速N2生成高壓轉(zhuǎn)子換算轉(zhuǎn)速N2r25，建立所述高壓轉(zhuǎn)子換算轉(zhuǎn)速N2r25和卡爾曼增益系數(shù)KF_G之間的對應(yīng)關(guān)系形成卡爾曼增益變化表，并根據(jù)所述高壓轉(zhuǎn)子換算轉(zhuǎn)速N2r25從卡爾曼增益變化表中確定卡爾曼增益系數(shù)KF_G；

估計模塊，采用擴(kuò)展卡爾曼濾波融合算法根據(jù)所述融合主參數(shù)和卡爾曼增益系數(shù)KF_G估算低壓軸轉(zhuǎn)速估計值N1fusion；

判斷模塊，判斷低壓軸轉(zhuǎn)速傳感器是否存在故障，在所述低壓軸轉(zhuǎn)速傳感器存在故障時輸出低壓軸轉(zhuǎn)速估計值N1fusion為轉(zhuǎn)速反饋值，在所述低壓軸轉(zhuǎn)速傳感器不存在故障時輸出低壓軸轉(zhuǎn)速測量值N1為轉(zhuǎn)速反饋值；

調(diào)整模塊，根據(jù)所述轉(zhuǎn)速反饋值和轉(zhuǎn)速期望值調(diào)整燃油量，直至所述轉(zhuǎn)速反饋值達(dá)到所述轉(zhuǎn)速期望值。

9.如權(quán)利要求8所述的控制裝置，其特征在于，所述估計模塊采用全參數(shù)擴(kuò)展卡爾曼濾波融合算法根據(jù)所有主參數(shù)估算低壓軸轉(zhuǎn)速N1fusion。