[發(fā)明專利]航空發(fā)動機控制方法、裝置及電子設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110631910.X
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113311771B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王曦;楊舒柏;朱美印;孔祥興
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 榮穎佳

本申請?zhí)峁┝艘环N航空發(fā)動機控制方法、裝置及電子設(shè)備，航空發(fā)動機與執(zhí)行機構(gòu)連接，執(zhí)行機構(gòu)與穩(wěn)態(tài)控制器連接；方法包括：在航空發(fā)動機控制過程中，每隔預(yù)設(shè)采樣時間，獲取當(dāng)前采樣時刻航空發(fā)動機的當(dāng)前指令偏差信號和當(dāng)前發(fā)動機控制信號；根據(jù)當(dāng)前指令偏差信號、當(dāng)前發(fā)動機控制信號及預(yù)設(shè)的抗積分飽和控制器輸出信號的計算公式，確定穩(wěn)態(tài)控制器的輸出信號；將穩(wěn)態(tài)控制器的輸出信號輸入執(zhí)行機構(gòu)對應(yīng)的控制函數(shù)，得到航空發(fā)動機的新發(fā)動機控制信號；通過航空發(fā)動機的新發(fā)動機控制信號控制航空發(fā)動機工作。本申請能夠有效避免航空發(fā)動機控制過程中出現(xiàn)的非線性積分飽和狀態(tài)，該方法具有通用性和廣泛的推廣性。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及航空技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種航空發(fā)動機控制方法、裝置及電子設(shè)備。

背景技術(shù)

目前，航空發(fā)動機控制系統(tǒng)已從簡單的液壓機械式控制發(fā)展為現(xiàn)代的全權(quán)限數(shù)字式電子控制系統(tǒng)(Full authority digital electronic control，簡稱FADEC)。FADEC為了在不同的飛行任務(wù)下，完成對發(fā)動機推力變化的調(diào)節(jié)，以滿足飛機的推力要求，F(xiàn)ADEC具備了穩(wěn)態(tài)控制、過渡態(tài)控制和對重要物理參數(shù)限制保護控制的功能。FADEC按照駕駛員指令實現(xiàn)相應(yīng)的調(diào)節(jié)推力功能，在控制過程中，由于主控回路的穩(wěn)態(tài)控制含有積分環(huán)節(jié)，一旦出現(xiàn)不同回路的控制切換情況，主控回路上的穩(wěn)態(tài)控制器的積分環(huán)節(jié)將進入非線性積分飽和狀態(tài)，當(dāng)再一次切換到主控回路工作時，輸出的燃油流量必將發(fā)生不連續(xù)的振蕩，引起發(fā)動機轉(zhuǎn)速、壓力、溫度、推力等參數(shù)的波動，甚至出現(xiàn)嚴重的失控現(xiàn)象。顯然，抗積分飽和設(shè)計是FADEC設(shè)計中非常重要的一個關(guān)鍵技術(shù)。

在FADEC設(shè)計中，常常采用減油的方式進行抗積分飽和的設(shè)計，如控制系統(tǒng)中出現(xiàn)超轉(zhuǎn)、超溫、超壓時立即減少燃油供油量，但到底減多少油合適，沒有對應(yīng)的算法以保證減油合理性，要通過多次的發(fā)動機試車來確定大致的減油量，不僅導(dǎo)致控制系統(tǒng)的性能下降、甚至付出發(fā)動機出現(xiàn)擺動的代價。目前，有三種抗積分器飽和算法，即增量算法、積分跟蹤法和偏差修正法，增量法直觀，這三種抗積分飽和方法均存在以下缺點：需要針對不同的發(fā)動機控制系統(tǒng)對抗積分器飽和算法進行修正，不具備通用性。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的目的在于提供一種航空發(fā)動機控制方法、裝置及電子設(shè)備，能夠有效避免航空發(fā)動機控制過程中出現(xiàn)的非線性積分飽和狀態(tài)，該方法具有通用性和廣泛的推廣性。

第一方面，本申請實施例提供一種航空發(fā)動機控制方法，航空發(fā)動機與執(zhí)行機構(gòu)連接，執(zhí)行機構(gòu)與穩(wěn)態(tài)控制器連接；方法包括：在航空發(fā)動機控制過程中，每隔預(yù)設(shè)采樣時間，獲取當(dāng)前采樣時刻航空發(fā)動機的當(dāng)前指令偏差信號和當(dāng)前發(fā)動機控制信號；根據(jù)當(dāng)前指令偏差信號、當(dāng)前發(fā)動機控制信號及預(yù)設(shè)的抗積分飽和控制器輸出信號的計算公式，確定穩(wěn)態(tài)控制器的輸出信號；將穩(wěn)態(tài)控制器的輸出信號輸入執(zhí)行機構(gòu)對應(yīng)的控制函數(shù)，得到航空發(fā)動機的新發(fā)動機控制信號；通過航空發(fā)動機的新發(fā)動機控制信號控制航空發(fā)動機工作。

進一步的，上述獲取當(dāng)前采樣時刻航空發(fā)動機的當(dāng)前指令偏差信號的步驟，包括：在當(dāng)前采樣時刻，獲取航空發(fā)動機的當(dāng)前參考指令信號和當(dāng)前發(fā)動機輸出信號；其中，當(dāng)前發(fā)動機輸出信號為航空發(fā)動機在當(dāng)前發(fā)動機控制信號的作用下的輸出信號；根據(jù)當(dāng)前參考指令信號和當(dāng)前發(fā)動機輸出信號，確定當(dāng)前采樣時刻航空發(fā)動機的當(dāng)前指令偏差信號。

進一步的，上述根據(jù)當(dāng)前指令偏差信號、當(dāng)前發(fā)動機控制信號及預(yù)設(shè)的抗積分飽和控制器輸出信號的計算公式，確定穩(wěn)態(tài)控制器的輸出信號的步驟，包括：將當(dāng)前指令偏差信號和當(dāng)前發(fā)動機控制信號代入以下抗積分飽和控制器輸出信號的計算公式，得到穩(wěn)態(tài)控制器的輸出信號：

v＝K₀e+(1-K₀K^-1(s))u；

其中，v表示穩(wěn)態(tài)控制器的輸出信號；K₀表示靜態(tài)增益；K^-1(s)表示穩(wěn)態(tài)控制器對應(yīng)的最小相位的傳遞函數(shù)的逆運算；u表示發(fā)動機控制信號；e表示指令偏差信號。