CN105739453A - 一种基于分布式控制理念的智能进口导叶控制方法及装置 - Google Patents

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安理会
薛国杰
刘意
杨晓强
闫赛超
高妮
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Abstract

本发明提供一种基于分布式控制理念的智能进口导叶控制方法及装置。通过智能控制单元和电液伺服阀的一体化设计，消除了控制延迟；通过控制任务下放，减少了FADEC的计算任务；通过CAN总线将角位移信号通讯至FADEC，与原有模拟信号形式的传输相比，减少了电缆总重量(电缆由原有的6根减少至现有的2根)、同时避免了模拟量长距离传输带来的电磁干扰；通过模块化、通用化设计，在需要维修时可实现模块化部分更换。提高了系统控制性能、增强了系统的可靠性、维修性。本发明符合分布式控制系统智能化、模块化的设计理念，使用电源总线和CAN总线接口，可以与分布式控制系统其它单元进行无缝对接。

Description

一种基于分布式控制理念的智能进口导叶控制方法及装置
技术领域
本发明属于航空发动机分布式控制系统智能执行机构控制技术领域，涉及一种基于分布式控制理念的智能进口导叶控制方法及装置。
背景技术
当前航空发动机的进口导叶控制采用集中式控制，即将FADEC(全权限数字电子控制器)集中放置在专门设计的机箱中。将RVDT(角位移传感器)电信号通过电缆传送至FADEC(全权限数字电子控制器)，FADEC按照一定的控制算法计算后，再通过电缆将电液控制信号传送至进口导叶控制装置。信号的处理、控制算法的执行、通信、存储、余度管理完全由FADEC完成。这种集中式控制系统存在着不足：
1)FADEC的大部分工作主要由一台计算机完成。随着发动机控制变量的增加，控制算法越来越复杂，容错控制要求的提高，使系统复杂程度增加，计算机的工作负荷将越来越大，对CPU的要求越来越高，这将使数字控制系统研制难度增加，成本提高。
2)为了满足安全要求，FADEC中的电子控制器和控制系统中的传感器、电磁阀之间是双线路或是三线路连接，而且电子控制器和传感器、电磁阀相距较远，这样连接电缆及其绝缘层、保护层的重量约占到系统总重量的16％。
发明内容
本发明的目的是：寻求一种能够在接收FADEC的控制指令后，独立完成对导叶的闭环控制的方法，进而研制一种能够在接收FADEC的控制指令后，独立完成对导叶的闭环控制的智能进口导叶控制装置。
本发明技术方案提供一种基于分布式控制理念的智能进口导叶控制方法，包括以下步骤：
A,FADEC1将数字式控制指令发送至智能控制单元2；
B，所述智能控制单元2将数字式控制指令解析为模拟控制信号并对控制需求进行内部分析计算，进而对电液伺服阀3发出指令；
C，电液伺服阀3受接收到的控制指令开始工作，带动作动筒4运动，所述做动筒4带动进口导叶5运动；
D，角位移传感器6检测所述进口导叶5运动情况，将位移信号反馈回所述智能控制单元2；
E，所述智能控制单元2将所述控制结果及位移信号翻译为数字信号并通过CAN总线反馈给FADEC1。
本发明技术方案还提供一种基于分布式控制理念的智能进口导叶控制装置，包括智能控制单元2、电液伺服阀3，所述智能控制单元2与FADEC1连接，接收FADEC1发送的数字式控制指令并将所述数字式控制指令解析为模拟控制信号并对控制需求进行内部分析计算，控制所述电液伺服阀3工作，所述电液伺服阀3与做动筒4连接，通过所述做动筒4的传动带动进口导叶5运动；所述智能控制单元2接收角位移传感器6发送的位移信号并翻译为数字信号反馈给FADEC1。
本发明的优点是：通过智能控制单元和电液伺服阀的一体化设计，消除了控制延迟；通过控制任务下放，减少了FADEC的计算任务；通过CAN总线将角位移信号通讯至FADEC，与原有模拟信号形式的传输相比，减少了电缆总重量(电缆由原有的6根减少至现有的2根)、同时避免了模拟量长距离传输带来的电磁干扰；通过模块化、通用化设计，在需要维修时可实现模块化部分更换。提高了系统控制性能、增强了系统的可靠性、维修性。本发明符合分布式控制系统智能化、模块化的设计理念，使用电源总线和CAN总线接口，可以与分布式控制系统其它单元进行无缝对接。
附图说明
下面对本发明附图进行说明：
图1为智能进口导叶控制方法的控制逻辑图；
图2为智能进口导叶控制装置原理框图。
具体实施方式
本发明第一实施例提供一种基于分布式控制理念的智能进口导叶控制方法，具体实施为：FADEC(全权限数字电子控制器)1通过CAN总线发出控制指令(角度，数字信号)，智能控制单元2从CAN总线上接收指令，将数字式控制指令解析为模拟控制信号并对控制需求进行内部分析计算，进而对电液伺服阀3发出指令，电液伺服阀3按照接收到的控制指令开始工作，控制进入作动筒4油腔里的油量，从而带动作动筒4运动，作动筒4通过刚性连接带动导叶5动作；RVDT(角位移传感器)6实时检测进口导叶5的运动情况，并将角位移信号反馈回智能控制单元2；形成控制闭环，智能控制单元2还会将控制结果及导叶5的位置信号通过CAN总线上传至FADEC1。
本发明第二实施实例提供一种基于分布式控制理念的智能进口导叶控制装置：本装置主要包括智能控制单元2和电液伺服阀3。采用的是用壳体组件将智能控制单元和电液伺服阀进行一体化设计。控制系统的搭建中，智能控制单元2通过CAN总线接收来自FADEC1的控制指令，将数字式控制指令解析为模拟控制信号并对控制需求进行内部分析计算，通过控制输出电流驱动电液伺服阀3动作，电液伺服阀3的工作能够改变作动筒4有杆腔和无杆腔的油量，从而使作动筒4动作，作动筒通过传动杆带动进口导叶5动作。RVDT6实时检测导叶5的角度变化，并将角位移信号反馈至智能控制单元2，整个闭环控制系统最终完成对导叶5的控制要求。智能控制单元2还将控制结果和导叶5的位移状态上传至FADEC1,供其它控制功能的使用。目前该智能进口导叶控制装置已经进行了初样设计，并在功能上实现了对发动机风扇进口导叶的控制及高压压气机进口导叶角度的控制。

Claims (2)

1.一种基于分布式控制理念的智能进口导叶控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
A,FADEC(1)将数字式控制指令发送至智能控制单元(2)；
B，所述智能控制单元(2)将数字式控制指令解析为模拟控制信号并对控制需求进行内部分析计算，进而对电液伺服阀(3)发出指令；
C，电液伺服阀(3)受接收到的指令控制开始工作，带动做动筒(4)运动，所述做动筒(4)带动进口导叶(5)运动；
D，角位移传感器(6)检测所述进口导叶(5)运动情况，将位移信号反馈回所述智能控制单元(2)；
E，所述智能控制单元(2)将所述位移信号翻译为数字信号并反馈给FADEC(1)。
2.一种基于分布式控制理念的智能进口导叶控制装置，其特征在于，包括智能控制单元(2)、电液伺服阀(3)，所述智能控制单元(2)与FADEC(1)连接，接收FADEC(1)发送的数字式控制指令并将所述数字式控制指令解析为模拟控制信号并对控制需求进行内部分析计算，控制所述电液伺服阀(3)工作，所述电液伺服阀(3)与做动筒(4)连接，通过所述做动筒(4)的传动带动进口导叶(5)运动；所述智能控制单元(2)接收角位移传感器(6)发送的位移信号并翻译为数字信号反馈给FADEC(1)。
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US20070068171A1 (en) * 2004-07-21 2007-03-29 Epstein Stanley W Onboard supplemental power system at varying high altitudes
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