CN108150294A - 一种微型涡喷发动机变增益转速闭环控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微型涡喷发动机变增益转速闭环控制方法。本发明提出了一种利用微型涡喷发动机实时转速对PI控制器增益进行线性调度的闭环控制方法，该方法能够保证在不同来流、不同工况条件下发动机转速控制指标的一致性。本发明可根据不同微型涡喷发动机需求，调整增益调度系数生成相应的闭环控制器。可根据不同发动机需求，设计发动机控制器增益调度关系满足发动机不同环境、不同工况下的控制指标需求。能够满足微型涡喷发动机不同环境、不同工况下的控制指标需求。

Description

一种微型涡喷发动机变增益转速闭环控制方法
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种微型涡喷发动机变增益转速闭环控制方法。
背景技术
传统的微型涡喷发动机转速闭环控制通常采用PID控制方法。虽燃这种方法实现简单、易用工程实现，但是由于微型涡喷发动机工作转速范围宽，在不同来流条件及不同的工况下发动机特性波动较大，PID控制无法满足其在不同来流、不同工况条件下控制指标要求。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何设计一种闭环控制方法，以保证不同来流、不同工况条件下发动机转速控制指标的一致性。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种微型涡喷发动机变增益转速闭环控制方法，包括以下步骤：
S1、根据控制指标要求，选取发动机怠车转速N_min作为PI控制器的设计点，该N_min值也是发动机给出的发动机转速反馈值，根据PI控制原理，通过仿真整定PI控制器的参数，由此计算PI控制器的输出值out：
式中，s为拉普拉斯算子，out为PI控制器的输出值，Kp为比例系数，Ki为积分系数，N为发动机实时转速，N_cmd为发动机转速指令值，是PI控制器的输入量，为预设值；
S2、根据采集的发动机实时转速N，利用公式(2)～公式(5)计算PI控制器的增益调度系数k，并输出给PI控制器；
若N≥Nmax,k＝kmax (2)
若N≤Nmin,k＝kmin (3)
否则，若
若
其中，Nmax为发动机最大工作转速，Nmid为发动机特性转折点转速，kmax、kmid、kmin为设定的发动机在最大转速状态、发动机特性转折点状态、发动机怠速转速状态的调度系数；
S3、PI控制器利用公式(6)计算出发动机的燃油流量qmf：
S4、将计算得到的燃油流量qmf用DA板卡输出给发动机。
优选地，步骤S1中，根据公式(1)利用前向差分变换法进行离散化计算出当前PI控制器的输出值out。
优选地，步骤S2中，利用公式(2)～公式(5)采用线性插值的方法计算PI控制器的增益调度系数k。
优选地，步骤S4中，将计算得到的燃油流量qmf用DA板卡输出给发动机。
优选地，在步骤S1之前还包括接收发动机实时转速的步骤。
优选地，所述发动机实时转速利用传感器采集得到。
(三)有益效果
本发明提出了一种利用微型涡喷发动机实时转速对PI控制器增益进行线性调度的闭环控制方法，该方法能够保证在不同来流、不同工况条件下发动机转速控制指标的一致性。本发明可根据不同微型涡喷发动机需求，调整增益调度系数生成相应的闭环控制器。可根据不同发动机需求，设计发动机控制器增益调度关系满足发动机不同环境、不同工况下的控制指标需求。能够满足微型涡喷发动机不同环境、不同工况下的控制指标需求。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图1为一种利用发动机实际转速对PI控制器参数进行实时调度的闭环控制方法原理图，其系统组成包括PI控制器1、发动机2、增益调度装置3。本发明的具体实施步骤如下：
S1)根据总体提出的控制指标要求，选取发动机怠车转速N_min作为PI控制器1的设计点(是发动机2给出的发动机转速反馈值)，根据PI控制原理，通过仿真整定PI控制器1参数，由此计算PI控制器1的输出值，具体公式为：
式中s为拉普拉斯算子，out为PI控制器1的输出值，Kp为比例系数，Ki为积分系数，N为发动机实时转速，N_cmd为发动机2转速指令值(为PI控制器1的输入量，是预设值)。
例如，某微型涡喷发动机PI控制参数Kp＝5.3，Ki＝22.7，那么根据公式利用前向差分变换法进行离散化即可计算出当前PI控制器1的输出值。
S2)根据发动机2实时转速N，增益调度装置3利用公式(2)～公式(5)采用线性插值的方法计算PI控制器1的增益调度系数k输出给PI控制器1。
若N≥Nmax,k＝kmax (2)
若N≤Nmin,k＝kmin (3)
否则，若
若
其中，N为发动机2转速实时采集值，Nmax为发动机2最大工作转速，Nmin为发动机2怠速转速，Nmid为发动机2特性转折点转速，k为增益调度系数，kmax、kmid、kmin为设定的发动机2在最大转速状态、发动机2特性转折点状态、发动机2怠速转速状态的调度系数。
例如，某微型涡喷发动机，发动机最大工作转速Nmax＝200000rpm，发动机怠速转速Nmin＝100000rpm，发动机特性转折点转速Nmid＝150000rpm，对应的kmax＝6、kmid＝2、kmin＝1，那么根据公式(2)～公式(5)可计算出PI控制器2的增益调度系数。
S3)根据前面两步的计算结果，PI控制器1利用公式(6)即可计算出发动机2的燃油流量。
S4)将计算得到的燃油流量qmf用DA板卡输出给发动机2。
本发明可根据不同发动机需求，设计发动机控制器增益调度关系满足发动机不同环境、不同工况下的控制指标需求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种微型涡喷发动机变增益转速闭环控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据控制指标要求，选取发动机怠车转速N_min作为PI控制器的设计点，该N_min值也是发动机给出的发动机转速反馈值，根据PI控制原理，通过仿真整定PI控制器的参数，由此计算PI控制器的输出值out：
式中，s为拉普拉斯算子，out为PI控制器的输出值，Kp为比例系数，Ki为积分系数，N为发动机实时转速，N_cmd为发动机转速指令值，是PI控制器的输入量，为预设值；
S2、根据采集的发动机实时转速N，利用公式(2)～公式(5)计算PI控制器的增益调度系数k，并输出给PI控制器；
若N≥Nmax,k＝kmax (2)
若N≤Nmin,k＝kmin (3)
否则，若Nmin<N<Nmid,
若Nmid≤N<Nmax,
其中，Nmax为发动机最大工作转速，Nmid为发动机特性转折点转速，kmax、kmid、kmin为设定的发动机在最大转速状态、发动机特性转折点状态、发动机怠速转速状态的调度系数；
S3、PI控制器利用公式(6)计算出发动机的燃油流量qmf：
S4、将计算得到的燃油流量qmf用DA板卡输出给发动机。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，根据公式(1)利用前向差分变换法进行离散化计算出当前PI控制器的输出值out。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，利用公式(2)～公式(5)采用线性插值的方法计算PI控制器的增益调度系数k。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中，将计算得到的燃油流量qmf用DA板卡输出给发动机。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤S1之前还包括接收发动机实时转速的步骤。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述发动机实时转速利用传感器采集得到。
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