[發明專利]基于流量調節的大功率渦輪機動力系統轉速閉環控制方法

有效

• 申請號: 202011531533.4
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112682114B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 韓勇軍;劉培培;王俊光;趙海濤;湯田;白超;伊寅;伊進寶;許波
• 申請（專利權）人: 西安精密機械研究所;中國船舶重工集團有限公司
• 主分類號: F01D21/00
• 分類號: F01D21/00;F01D21/02;F01D21/14;F02C9/30;F04B49/06
• 代理公司: 西安匠星互智知識產權代理有限公司 61291
• 代理人: 陳星;屠沛

1.基于流量調節的大功率渦輪機動力系統轉速閉環控制方法，所述渦輪機動力系統包括電控變量燃料泵、燃燒室、發動機；所述電控變量燃料泵為電控變量柱塞斜盤泵，泵體內設置有配流盤；

其特征在于，包括以下步驟：

1)獲得所述渦輪機動力系統的固有特性以及電控變量燃料泵的固有特性

其中，為電控變量燃料泵的燃料流量，單位是L/min；n為當前所述渦輪機動力系統發動機的實際輸出轉速，單位是r/min；α為配流盤角度，單位是°；

2)上位機計算當前所述渦輪機動力系統所處工況下發動機的指令輸出轉速n_c，并發送給微機控制器；

3)微機控制器檢測當前所述渦輪機動力系統發動機的實際輸出轉速n；

4)微機控制器將步驟2)獲得的指令輸出轉速n_c和步驟3)獲得的實際輸出轉速n進行比較，計算轉速差△n；

若△n處于系統允許的誤差范圍內，則發動機根據預設工況繼續運行；

若△n超出系統允許的誤差范圍，則執行步驟5)；

5)所述微機控制器根據步驟1)獲得的渦輪機動力系統的固有特性計算出所述轉速差△n對應的流量差

6)所述微機控制器根據步驟1)獲得的電控變量燃料泵的固有特性計算所述流量差對應的配流盤角度差△α，并根據發動機輸出轉速變化量計算配流盤角度控制量的修正系數k，

k＝(n-n₀)/n_t

其中，n為當前所述渦輪機動力系統發動機的實際輸出轉速，單位是r/min；

n₀為上一控制時刻所述渦輪機動力系統發動機的輸出轉速，單位是r/min；

n-n₀為發動機輸出轉速變化量，單位是r/min；

n_t為一個控制周期內轉速變化預設值，單位是r/min；

當一個控制周期內發動機輸出轉速變化量n-n₀超出轉速變化預設值n_t時，配流盤角度控制量為(1-k)△α，否則，配流盤角度控制量為△α；

7)微機控制器根據步驟6)得到的配流盤角度控制量，向電控變量燃料泵的伺服電機輸出控制信號，改變配流盤角度，然后回到步驟3)。

2.根據權利要求1所述基于流量調節的大功率渦輪機動力系統轉速閉環控制方法，其特征在于：

所述配流盤上設置有檢測配流盤角度的角度反饋位移檢測元件。

3.根據權利要求2所述基于流量調節的大功率渦輪機動力系統轉速閉環控制方法，其特征在于，所述步驟7)的具體步驟為：

7.1)微機控制器根據步驟6)得到的配流盤角度控制量，向燃料泵的伺服電機輸出控制信號，改變配流盤角度；

7.2)通過所述角度反饋位移檢測元件向微機控制器反饋配流盤的位置信號x，并記錄位置信號；

7.3)返回步驟3)。

4.根據權利要求1-3任一所述基于流量調節的大功率渦輪機動力系統轉速閉環控制方法，其特征在于：

步驟6)中，一個控制周期內轉速變化預設值n_t的取值為20～50。

5.根據權利要求4所述基于流量調節的大功率渦輪機動力系統轉速閉環控制方法，其特征在于：

步驟1)中，通過性能仿真計算，擬合獲得所述渦輪機動力系統的固有特性以及電控變量燃料泵的固有特性

6.一種利用權利要求1所述基于流量調節的大功率渦輪機動力系統轉速閉環控制方法的控制系統，其特征在于：

包括上位機以及微機控制器；

所述上位機用于根據水下自發射裝置工況給定渦輪機動力系統發動機指令輸出轉速n_c，并發送給微機控制器；

所述微機控制器接收指令輸出轉速n_c，以及檢測當前渦輪機動力系統發動機的實際輸出轉速n，用于執行控制步驟中的計算過程并向電控變量燃料泵的伺服電機輸出控制信號，實現閉環控制。

7.根據權利要求6所述控制系統，其特征在于：還包括設置在配流盤上的角度反饋位移檢測元件；

所述角度反饋位移檢測元件用于檢測配流盤的位置信號x，并將位置信號x反饋給微機控制器。