CN117846721A - 一种发动机转速控制方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents

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CN117846721A CN202410097663.3A CN202410097663A CN117846721A CN 117846721 A CN117846721 A CN 117846721A CN 202410097663 A CN202410097663 A CN 202410097663A CN 117846721 A CN117846721 A CN 117846721A
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李拓彬
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任伟峰
黄波
张龙冬
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Abstract

本发明涉及发动机技术领域，公开了一种发动机转速控制方法、装置、计算机设备及存储介质，本发明引入基于给定转速，经过运行环境参数修正的开环供油量作为发动机控制的前馈量，能够显著提高控制响应速度，相较于现有的、依赖转速误差的闭环控制规律，可以优化发动机加减速控制性能，降低调节过程中的超调和欠调。

Description

一种发动机转速控制方法、装置、计算机设备及存储介质
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种发动机转速控制方法、装置、计算机设备及存储介质。
背景技术
小微型涡轮喷气和涡轮风扇发动机控制系统一般以涡轮转速作为控制对象，普遍通过调节燃油供油流量实现对发动机状态的控制。转速控制规律是通过调节燃油流量实现将发动机转速控制在期望值的计划和算法，其设计优劣直接影响发动机控制品质。
现有的小微型涡轮喷气和涡轮风扇发动机控制系统通常采用转速闭环控制规律，依赖给定转速和实际转速之间的误差实现调节控制，缺乏直接跟随控制目标的前馈控制量，使得发动机加减速控制时，难以同时获得快速的加减速响应性能和较小的超调/欠调品质。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种发动机转速控制方法、装置、计算机设备及存储介质，以解决现有转速闭环控制规律，依赖给定转速和实际转速之间的误差实现调节控制，缺乏直接跟随控制目标的前馈控制量，使得发动机加减速控制时，难以同时获得快速的加减速响应性能和较小的超调/欠调品质的问题。
第一方面，本发明提供了一种发动机转速控制方法，该方法包括：
获取待控制发动机的运行环境参数集、第一给定转速、实测转速、涡轮后温度和目标控制转速；基于运行环境参数集、第一给定转速、涡轮后温度和目标控制转速，经过预设转速调节方法，得到待控制发动机的第二给定转速；基于运行环境参数集和第二给定转速，经过预设开环供油算法处理，得到待控制发动机的目标开环供油量；基于目标开环供油量、第二给定转速和实测转速，经过预设闭环控制算法处理，得到待控制发动机的目标闭环供油量；基于目标控制转速，利用目标开环供油量和目标闭环供油量对待控制发动机的转速进行控制，得到待控制发动机的转速控制结果。
本发明提供的发动机转速控制方法，引入基于给定转速，经过运行环境参数修正的开环供油量作为发动机控制的前馈量，能够显著提高控制响应速度，相较于现有的、依赖转速误差的闭环控制规律，可以优化发动机加减速控制性能，降低调节过程中的超调和欠调。
在一种可选的实施方式中，基于运行环境参数集、第一给定转速、涡轮后温度和目标控制转速，经过预设转速调节方法，得到待控制发动机的第二给定转速，包括：
基于运行环境参数集和第一给定转速，经过加减速率限制规律处理，得到初始单步增量和初始单步减量；基于涡轮后温度、初始单步增量和初始单步减量，经过涡轮后温度限制规律处理，得到目标单步增量和目标单步减量；基于目标控制转速、第一给定转速、目标单步增量和目标单步减量，经过给定转速计算规律处理，得到待控制发动机的第二给定转速。
本发明通过结合加减速率限制规律、涡轮后温度限制规律和给定转速计算规律，可以得到待控制发动机的第二给定转速。
在一种可选的实施方式中，基于运行环境参数集和第一给定转速，经过加减速率限制规律处理，得到初始单步增量和初始单步减量，包括：
基于第一给定转速确定初始标准加速率值和初始标准减速率值；基于运行环境参数集对初始标准加速率值和初始标准减速率值进行修正，得到目标标准加速率值和目标标准减速率值；基于目标标准加速率值和目标标准减速率值计算初始单步增量和初始单步减量。
本发明通过加减速率限制规律，可以在得到第一给定转速的基础上，结合目标控制转速和运行环境参数集，得到给定转速对应的初始单步增量和初始单步减量，为后续计算待控制发动机的第二给定转速提供了数据支持。
在一种可选的实施方式中，基于涡轮后温度、初始单步增量和初始单步减量，经过涡轮后温度限制规律处理，得到目标单步增量和目标单步减量，包括：
将涡轮后温度与预设阈值进行比对；当涡轮后温度小于或等于预设阈值时，确定目标单步增量为初始单步增量，以及确定目标单步减量为初始单步减量；当涡轮后温度大于预设阈值时，确定目标单步增量为零，以及确定目标单步减量为初始单步减量。
在一种可选的实施方式中，基于目标控制转速、第一给定转速、目标单步增量和目标单步减量，经过给定转速计算规律处理，得到待控制发动机的第二给定转速，包括：
计算目标控制转速和第一给定转速的转速误差值；将转速误差值分别与目标单步增量、目标单步减量和零进行比对；当转速误差值为零时，确定第二给定转速为第一给定转速；当转速误差值为正数且转速误差值小于目标单步增量时，基于第一给定转速和转速误差值确定第二给定转速；当转速误差值为正数且转速误差值大于目标单步增量时，基于第一给定转速和目标单步增量确定第二给定转速；当转速误差值为负数且转速误差值大于目标单步减量时，基于第一给定转速和转速误差值确定第二给定转速；当转速误差值为负数且转速误差值小于目标单步减量时，基于第一给定转速和目标单步减量确定第二给定转速。
在一种可选的实施方式中，运行环境参数集包括大气压力和进气温度；基于运行环境参数集和第二给定转速，经过预设开环供油算法处理，得到待控制发动机的目标开环供油量，包括：
基于大气压力，经过大气压力修正规律处理，得到环境压力修正系数；基于进气温度，经过进气温度修正规律处理，得到进气温度修正系数；基于第二给定转速，经过基本供油规律处理，得到基本供油流量；基于运行环境参数集、环境压力修正系数、进气温度修正系数和基本供油流量，经过基本供油量修正规律处理，得到待控制发动机的目标开环供油量。
本发明在第二给定转速的基础上，经过基本供油规律处理得到基本供油流量，并通过运行环境参数修正可以得到对应的目标开环供油量，进一步，将开环供油量作为发动机控制的前馈量，能够显著提高控制响应速度，并且可以优化发动机加减速控制性能，降低调节过程中的超调和欠调。
在一种可选的实施方式中，基于目标开环供油量、第二给定转速和实测转速，经过预设闭环控制算法处理，得到待控制发动机的目标闭环供油量，包括：
基于第二给定转速和实测转速，经过转速闭环控制算法处理，得到待控制发动机的初始闭环供油量；基于第二给定转速，计算闭环流量限制比例值；基于目标开环供油量和闭环流量限制比例值，计算闭环流量最大允许值和闭环流量最小允许值；基于闭环流量最大允许值、闭环流量最小允许值和初始闭环供油量，确定待控制发动机的目标闭环供油量。
本发明中，通过转速闭环控制调节闭环供油量，从而保证转速控制精度。并且，闭环供油量的极限值受限于开环供油量和闭环流量限制比例值，且闭环流量限制比例值随给定转速变化，可以防止异常状态下闭环供油量过大或者过小带来的安全性问题。
第二方面，本发明提供了一种发动机转速控制装置，该装置包括：
获取模块，用于获取待控制发动机的运行环境参数集、第一给定转速、实测转速、涡轮后温度和目标控制转速；调节模块，用于基于运行环境参数集、第一给定转速、涡轮后温度和目标控制转速，经过预设转速调节方法，得到待控制发动机的第二给定转速；第一处理模块，用于基于运行环境参数集和第二给定转速，经过预设开环供油算法处理，得到待控制发动机的目标开环供油量；第二处理模块，用于基于目标开环供油量、第二给定转速和实测转速，经过预设闭环控制算法处理，得到待控制发动机的目标闭环供油量；控制模块，用于基于目标控制转速，利用目标开环供油量和目标闭环供油量对待控制发动机的转速进行控制，得到待控制发动机的转速控制结果。
第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的发动机转速控制方法。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的发动机转速控制方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的现有的转速闭环控制规律原理示意图；
图2是根据本发明实施例的发动机转速控制方法的流程示意图；
图3是根据本发明实施例的另一发动机转速控制方法的流程示意图；
图4是根据本发明实施例的又一发动机转速控制方法的流程示意图；
图5是根据本发明实施例的适用于小微型涡轮喷气和涡轮风扇发动机的转速控制规律原理示意图；
图6是根据本发明实施例的发动机转速控制装置的结构框图；
图7是本发明实施例的计算机设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
现有的小微型涡轮喷气和涡轮风扇发动机控制系统通常采用转速闭环控制规律，主要包括转速调节计划和转速闭环控制算法两个部分。其中，转速调节计划根据飞机操纵系统设定的目标转速以及发动机运行状态和运行环境，实时计算闭环控制的给定转速，闭环控制算法负责将发动机实际转速控制在给定转速。具体而言，发动机控制系统从飞机获取设定的目标转速，作为发动机状态调节的目标。闭环控制的给定转速逐步逼近并最终等同于目标转速，其增长或减少的速率受限于加减速率，加减速率的具体值根据当前的给定转速和加减速率限制规律实时计算，并使用大气压力、进气温度等环境参数进行修正。给定转速受发动机涡轮后温度的限制，当涡轮后温度超过限制阈值时，给定转速不再继续增长以限制发动机状态。控制算法采用负反馈闭环算法，实时计算当前给定转速和发动机实际转速之间的误差，闭环算法动态计算作为控制输出量的发动机供油流量以消除转速误差，同时按照规律限制供油流量的最大值和最小值，使得发动机实际转速跟随并稳定于给定转速。控制系统将控制规律计算得到的数字量供油流量值转换为电信号并输出至燃油计量控制装置，计量控制装置按照信号调节对发动机的供油流量，最终将发动机涡轮转速控制在目标转速，如图1所示。
进一步，现有的小微型涡轮喷气和涡轮风扇发动机转速控制规律设计主要缺点在于，控制规律依赖给定转速和实际转速之间的误差实现调节控制，缺乏直接跟随控制目标的前馈控制量，使得发动机加减速控制时，难以同时获得快速的加减速响应性能和较小的超调/欠调品质。
根据本发明实施例，提供了一种发动机转速控制方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
在本实施例中提供了一种发动机转速控制方法，可用于上述的小微型涡轮喷气和涡轮风扇发动机，图2是根据本发明实施例的发动机转速控制方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：
步骤S201，获取待控制发动机的运行环境参数集、第一给定转速、实测转速、涡轮后温度和目标控制转速。
其中，运行环境参数集表示待控制发动机在运行时所处的环境情况，可以包括大气压力P0和进气温度T1等。
进一步，第一给定转速表示待控制发动机在前一控制周期运行时的给定转速；实测转速表示测量得到的待控制发动机的实际运行过程中的转速，可以通过与待控制发动机连接的转速传感器实时获取得到；目标控制转速表示待控制发动机的转速控制目标。
进一步，可以通过与待控制发动机连接的温度传感器实时获取对应的涡轮后温度。
步骤S202，基于运行环境参数集、第一给定转速、涡轮后温度和目标控制转速，经过预设转速调节方法，得到待控制发动机的第二给定转速。
其中，第二给定转速表示待控制发动机在当前控制周期运行时的给定转速。
具体地，在得到第一给定转速的基础上，利用预设转速调节方法对第一给定转速进行调节，同时结合运行环境参数集进行修正，可以实时计算得到对应的待控制发动机的第二给定转速。
步骤S203，基于运行环境参数集和第二给定转速，经过预设开环供油算法处理，得到待控制发动机的目标开环供油量。
具体地，在得到第二给定转速的基础上，利用预设开环供油算法处理，同时结合运行环境参数修正可以得到待控制发动机的目标开环供油量。将目标开环供油量作为发动机控制的前馈量，能够显著提高控制响应速度，相较于现有的、依赖转速误差的闭环控制规律，可以优化发动机加减速控制性能，降低调节过程中的超调和欠调。
步骤S204，基于目标开环供油量、第二给定转速和实测转速，经过预设闭环控制算法处理，得到待控制发动机的目标闭环供油量。
具体地，在得到目标开环供油量的基础上，结合第二给定转速和实测转速，经过预设闭环控制算法处理，可以得到待控制发动机的目标闭环供油量。通过转速闭环控制调节目标闭环供油量，从而保证转速控制精度。
步骤S205，基于目标控制转速，利用目标开环供油量和目标闭环供油量对待控制发动机的转速进行控制，得到待控制发动机的转速控制结果。
具体地，将目标开环供油量和目标闭环供油量进行叠加，可以得到待控制发动机的总供油量。
通过总供油量对待控制发动机的状态进行控制，并重复步骤S201至步骤S205，直至得到的待控制发动机的转速满足目标控制转速时完成控制，并得到待控制发动机的转速控制结果。
本实施例提供的发动机转速控制方法，利用与发动机连接的温度传感器和转速传感器，可以实时获取对应的涡轮后温度和实测转速，同时引入基于给定转速，经过运行环境参数修正的开环供油量作为发动机控制的前馈量，能够显著提高控制响应速度，相较于现有的、依赖转速误差的闭环控制规律，可以优化发动机加减速控制性能，降低调节过程中的超调和欠调。
在本实施例中提供了一种发动机转速控制方法，可用于上述的小微型涡轮喷气和涡轮风扇发动机，图3是根据本发明实施例的发动机转速控制方法的流程图，如图3所示，该流程包括如下步骤：
步骤S301，获取待控制发动机的运行环境参数集、第一给定转速、实测转速、涡轮后温度和目标控制转速。详细请参见图2所示实施例的步骤S201，在此不再赘述。
步骤S302，基于运行环境参数集、第一给定转速、涡轮后温度和目标控制转速，经过预设转速调节方法，得到待控制发动机的第二给定转速。
具体地，上述步骤S302包括：
步骤S3021，基于运行环境参数集和第一给定转速，经过加减速率限制规律处理，得到初始单步增量和初始单步减量。
其中，加减速率限制规律表示控制规律的给定转速在每个控制周期增长或者减小的值不得超过允许的限制值。
在一些可选的实施方式中，上述步骤S3021包括：
步骤a1，基于第一给定转速确定初始标准加速率值和初始标准减速率值。
步骤a2，基于运行环境参数集对初始标准加速率值和初始标准减速率值进行修正，得到目标标准加速率值和目标标准减速率值。
步骤a3，基于目标标准加速率值和目标标准减速率值计算初始单步增量和初始单步减量。
具体地，根据第一给定转速，查询“标准加速率插值表”和“标准减速率插值表”，插值计算初始标准加速率值ng_dot0_acc和初始标准减速率值ng_dot0_dec。
其中，插值表的格式如下表1和表2所示：
表1、标准加速率插值表(示例)
给定转速(r/min) 给定转速值1 给定转速值2 … 给定转速值N
ng_dot0_acc(r/min/s) 标准加速率值_1 标准加速率值_2 … 标准加速率值_N
表2、标准减速率插值表(示例)
给定转速(r/min) 给定转速值1 给定转速值2 … 给定转速值N
ng_dot0_dec(r/min/s) 标准减速率值_1 标准减速率值_2 … 标准减速率值_N
进一步，结合大气压力P0和进气温度T1，按照如下关系式(1)和(2)分别对初始标准加速率值ng_dot0_acc和初始标准减速率值ng_dot0_dec进行修正：
式中，ng_dot_acc表示修正后的目标标准加速率值；ng_dot_dec表示修正后的目标标准减速率值。
进一步，使用修正后的目标标准加速率值ng_dot_acc和修正后的目标标准减速率值ng_dot_dec，可以计算得到给定转速对应的最大单步增量(初始单步增量)Delta_acc_max和最大单步减量(初始单步减量)Delta_dec_max，如下关系式(3)和(4)所示：
Delta_acc_max＝ng_dot_acc×TC (3)
Delta_dec_max＝ng_dot_dec×TC (4)
式中：TC表示控制周期时间，单位为s。
步骤S3022，基于涡轮后温度、初始单步增量和初始单步减量，经过涡轮后温度限制规律处理，得到目标单步增量和目标单步减量。
其中，涡轮后温度限制规律表示当涡轮后温度超过阈值时，控制规律的给定转速不继续增加，以限制发动机运行状态不超过允许范围。
在一些可选的实施方式中，上述步骤S3022包括：
步骤b1，将涡轮后温度与预设阈值进行比对。
步骤b2，当涡轮后温度小于或等于预设阈值时，确定目标单步增量为初始单步增量，以及确定目标单步减量为初始单步减量。
步骤b3，当涡轮后温度大于预设阈值时，确定目标单步增量为零，以及确定目标单步减量为初始单步减量。
具体地，将涡轮后温度与预设阈值进行比对：
若涡轮后温度未超过预设阈值，则保持初始单步增量Delta_acc_max和初始单步减量Delta_dec_max不变，即目标单步增量为Delta_acc_max，且目标单步减量为Delta_dec_max；
若涡轮后温度超过预设阈值，则保持初始单步减量Delta_dec_max不变，即目标单步减量为Delta_dec_max，进一步，将初始单步增量Delta_acc_max设置为0，使得当前控制周期的给定转速将不增加。
步骤S3023，基于目标控制转速、第一给定转速、目标单步增量和目标单步减量，经过给定转速计算规律处理，得到待控制发动机的第二给定转速。
具体地，在得到目标单步增量和目标单步减量的基础上，通过给定转速计算规律处理，可以计算得到待控制发动机的第二给定转速。
在一些可选的实施方式中，上述S3023包括：
步骤c1，计算目标控制转速和第一给定转速的转速误差值。
步骤c2，将转速误差值分别与目标单步增量、目标单步减量和零进行比对。
步骤c3，当转速误差值为零时，确定第二给定转速为第一给定转速。
步骤c4，当转速误差值为正数且转速误差值小于目标单步增量时，基于第一给定转速和转速误差值确定第二给定转速。
步骤c5，当转速误差值为正数且转速误差值大于目标单步增量时，基于第一给定转速和目标单步增量确定第二给定转速。
步骤c6，当转速误差值为负数且转速误差值大于目标单步减量时，基于第一给定转速和转速误差值确定第二给定转速。
步骤c6，当转速误差值为负数且转速误差值小于目标单步减量时，基于第一给定转速和目标单步减量确定第二给定转速。
具体地，在每个控制周期，计算目标转速和第一给定转速之间的转速误差值，并结合该转速误差值进一步计算待控制发动机的第二给定转速：
(1)当转速误差值为0时，第二给定转速＝第一给定转速；
(2)当转速误差值为正数且转速误差值小于目标单步增量时，第二给定转速＝第一给定转速+转速误差值；
(2)当转速误差值为正数且转速误差值大于目标单步增量时，第二给定转速＝第一给定转速+目标单步增量；
(3)当转速误差值为负数且转速误差值大于目标单步减量时，第二给定转速＝第一给定转速+转速误差值；
(4)当转速误差值为负数且转速误差值小于目标单步减量时，第二给定转速＝第一给定转速+目标单步减量。
步骤S303，基于运行环境参数集和第二给定转速，经过预设开环供油算法处理，得到待控制发动机的目标开环供油量。详细请参见图2所示实施例的步骤S203，在此不再赘述。
步骤S304，基于目标开环供油量、第二给定转速和实测转速，经过预设闭环控制算法处理，得到待控制发动机的目标闭环供油量。详细请参见图2所示实施例的步骤S204，在此不再赘述。
步骤S305，基于目标控制转速，利用目标开环供油量和目标闭环供油量对待控制发动机的转速进行控制，得到待控制发动机的转速控制结果。详细请参见图2所示实施例的步骤S205，在此不再赘述。
本实施例提供的发动机转速控制方法，通过结合加减速率限制规律、涡轮后温度限制规律和给定转速计算规律，可以得到待控制发动机的第二给定转速。进一步，通过基于给定转速，经过运行环境参数修正的开环供油量作为发动机控制的前馈量，能够显著提高控制响应速度，相较于现有的、依赖转速误差的闭环控制规律，可以优化发动机加减速控制性能，降低调节过程中的超调和欠调。
在本实施例中提供了一种发动机转速控制方法，可用于上述的小微型涡轮喷气和涡轮风扇发动机，图4是根据本发明实施例的发动机转速控制方法的流程图，如图4所示，该流程包括如下步骤：
步骤S401，获取待控制发动机的运行环境参数集、第一给定转速、实测转速、涡轮后温度和目标控制转速。详细请参见图2所示实施例的步骤S201，在此不再赘述。
步骤S402，基于运行环境参数集、第一给定转速、涡轮后温度和目标控制转速，经过预设转速调节方法，得到待控制发动机的第二给定转速。详细请参见图3所示实施例的步骤S302，在此不再赘述。
步骤S403，基于运行环境参数集和第二给定转速，经过预设开环供油算法处理，得到待控制发动机的目标开环供油量。
具体地，上述步骤S403包括：
步骤S4031，基于大气压力，经过大气压力修正规律处理，得到环境压力修正系数。
具体地，可以根据运行环境参数集中大气压力P0和大气压力—KP插值表插值计算得到对应的环境压力修正系数KP。
其中，大气压力—KP插值表可以根据历史数据设计得到，具体格式如下表3所示：
表3、大气压力—KP插值表(示例)
P0(kPa) P0_值1 P0_值2 … P0_值N
KP KP_值1 KP_值2 … KP_值N
步骤S4032，基于进气温度，经过进气温度修正规律处理，得到进气温度修正系数。
具体地，可以根据运行环境参数集中进气温度T1和进气温度—Kt插值表插值计算得到对应的进气温度修正系数Kt。其中进气温度—Kt插值表可以根据历史数据设计得到，具体格式如下表4所示：
表4、进气温度—Kt插值表(示例)
T1(℃) T1_值1 T1_值2 … T1_值N
Kt Kt_值1 Kt_值2 … Kt_值N
步骤S4033，基于第二给定转速，经过基本供油规律处理，得到基本供油流量。
具体地，根据第二给定转速，查询“给定转速—基本供油流量插值表”，可以计算得到该第二给定转速对应的基本供油量wf0_basic。
其中，给定转速—基本供油流量插值表可以根据发动机给定转速与实际需求供油流量之间的实际对应关系进行设计，具体的格式如下表5所示：
表5、给定转速—基本供油流量插值表(示例)
给定转速(r/min) 给定转速值1 给定转速值2 … 给定转速值N
wf0_basic(kg/h) wf0_basic_值1 wf0_basic_值2 … wf0_basic_值N
步骤S4034，基于运行环境参数集、环境压力修正系数、进气温度修正系数和基本供油流量，经过基本供油量修正规律处理，得到待控制发动机的目标开环供油量。
具体地，利用如下关系式(5)对基本供油量wf0_basic进行修正，可以得到待控制发动机的目标开环供油量wf0：
步骤S404，基于目标开环供油量、第二给定转速和实测转速，经过预设闭环控制算法处理，得到待控制发动机的目标闭环供油量。
具体地，上述步骤S404包括：
步骤S4041，基于第二给定转速和实测转速，经过转速闭环控制算法处理，得到待控制发动机的初始闭环供油量。
其中，转速闭环控制算法可以为比例-积分-微分算法(PID)等闭环算法。
具体地，根据第二给定转速和实测转速的误差，通过比例-积分-微分算法(PID)等闭环算法可以计算得到待控制发动机的初始闭环供油量。
步骤S4042，基于第二给定转速，计算闭环流量限制比例值。
具体地，根据第二给定转速，通过查询“给定转速—闭环流量限制比例插值表”，可以插值计算得到闭环流量限制比例值。
其中，“给定转速—闭环流量限制比例插值表”可以通过对应的历史数据进行设计，具体格式如下表6所示：
表6、给定转速—闭环流量限制比例插值表
给定转速(r/min) 给定转速值1 给定转速值2 … 给定转速值N
限制比例值(％) 比例值_1 比例值_2 … 比例值_N
步骤S4043，基于目标开环供油量和闭环流量限制比例值，计算闭环流量最大允许值和闭环流量最小允许值。
具体地，利用如下关系式(6)和(7)可以计算得到闭环流量的最大允许值和最小允许值：
闭环流量最大允许值＝目标开环供油量*闭环流量限制比例值 (6)
闭环流量最小允许值＝-1*目标开环供油量*闭环流量限制比例值 (7)
步骤S4044，基于闭环流量最大允许值、闭环流量最小允许值和初始闭环供油量，确定待控制发动机的目标闭环供油量。
具体地，将初始闭环供油量分别和闭环流量最大允许值和闭环流量最小允许值进行比对，如果初始闭环供油量超过闭环流量最大允许值，则将闭环流量最大允许值作为待控制发动机的目标闭环供油量。
进一步，如果初始闭环供油量低于闭环流量最小允许值，则将闭环流量最小允许值作为待控制发动机的目标闭环供油量。
进一步，如果初始闭环供油量既未超过闭环流量最大允许值也未低于闭环流量最小允许值，则将初始闭环供油量作为待控制发动机的目标闭环供油量。
步骤S405，基于目标控制转速，利用目标开环供油量和目标闭环供油量对待控制发动机的转速进行控制，得到待控制发动机的转速控制结果。详细请参见图2所示实施例的步骤S205，在此不再赘述。
本实施例提供的发动机转速控制方法，引入基于给定转速，经过运行环境参数修正的开环供油量作为发动机控制的前馈量，能够显著提高控制响应速度，相较于现有的、依赖转速误差的闭环控制规律，可以优化发动机加减速控制性能，降低调节过程中的超调和欠调。同时，通过转速闭环控制调节闭环供油量，从而保证转速控制精度。并且，闭环供油量的极限值受限于开环供油量和闭环流量限制比例值，且闭环流量限制比例值随给定转速变化，可以防止异常状态下闭环供油量过大或者过小带来的安全性问题。
在一实例中，提供一种适用于小微型涡轮喷气和涡轮风扇发动机的转速控制规律，如图5所示，设计包含转速调节计划、开环供油算法和闭环控制算法的复合控制规律架构。
在本实施例中还提供了一种发动机转速控制装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
本实施例提供一种发动机转速控制装置，如图6所示，包括：
获取模块601，用于获取待控制发动机的运行环境参数集、第一给定转速、实测转速、涡轮后温度和目标控制转速。
调节模块602，用于基于运行环境参数集、第一给定转速、涡轮后温度和目标控制转速，经过预设转速调节方法，得到待控制发动机的第二给定转速。
第一处理模块603，用于基于运行环境参数集和第二给定转速，经过预设开环供油算法处理，得到待控制发动机的目标开环供油量。
第二处理模块604，用于基于目标开环供油量、第二给定转速和实测转速，经过预设闭环控制算法处理，得到待控制发动机的目标闭环供油量。
控制模块605，用于基于目标控制转速，利用目标开环供油量和目标闭环供油量对待控制发动机的转速进行控制，得到待控制发动机的转速控制结果。
在一些可选的实施方式中，调节模块602包括：
第一处理子模块，用于基于运行环境参数集和第一给定转速，经过加减速率限制规律处理，得到初始单步增量和初始单步减量。
第二处理子模块，用于基于涡轮后温度、初始单步增量和初始单步减量，经过涡轮后温度限制规律处理，得到目标单步增量和目标单步减量。
第三处理子模块，用于基于目标控制转速、第一给定转速、目标单步增量和目标单步减量，经过给定转速计算规律处理，得到待控制发动机的第二给定转速。
在一些可选的实施方式中，第一处理子模块包括：
第一确定单元，用于基于第一给定转速确定初始标准加速率值和初始标准减速率值。
修正单元，用于基于运行环境参数集对初始标准加速率值和初始标准减速率值进行修正，得到目标标准加速率值和目标标准减速率值。
第一计算单元，用于基于目标标准加速率值和目标标准减速率值计算初始单步增量和初始单步减量。
在一些可选的实施方式中，第二处理子模块包括：
第一比对单元，用于将涡轮后温度与预设阈值进行比对。
第二确定单元，用于当涡轮后温度小于或等于预设阈值时，确定目标单步增量为初始单步增量，以及确定目标单步减量为初始单步减量。
第三确定单元，用于当涡轮后温度大于预设阈值时，确定目标单步增量为零，以及确定目标单步减量为初始单步减量。
在一些可选的实施方式中，第三处理子模块包括：
第二计算单元，用于计算目标控制转速和第一给定转速的转速误差值。
第二比对单元，用于将转速误差值分别与目标单步增量、目标单步减量和零进行比对。
第四确定单元，用于当转速误差值为零时，确定第二给定转速为第一给定转速。
第五确定单元，用于当转速误差值为正数且转速误差值小于目标单步增量时，基于第一给定转速和转速误差值确定第二给定转速。
第六确定单元，用于当转速误差值为正数且转速误差值大于目标单步增量时，基于第一给定转速和目标单步增量确定第二给定转速。
第七确定单元，用于当转速误差值为负数且转速误差值大于目标单步减量时，基于第一给定转速和转速误差值确定第二给定转速。
第八确定单元，用于当转速误差值为负数且转速误差值小于目标单步减量时，基于第一给定转速和目标单步减量确定第二给定转速。
在一些可选的实施方式中，第一处理模块603包括：
第四处理子模块，用于基于大气压力，经过大气压力修正规律处理，得到环境压力修正系数。
第五处理子模块，用于基于进气温度，经过进气温度修正规律处理，得到进气温度修正系数。
第六处理子模块，用于基于第二给定转速，经过基本供油规律处理，得到基本供油流量。
第七处理子模块，用于基于运行环境参数集、环境压力修正系数、进气温度修正系数和基本供油流量，经过基本供油量修正规律处理，得到待控制发动机的目标开环供油量。
在一些可选的实施方式中，第二处理模块604包括：
第八处理子模块，用于基于第二给定转速和实测转速，经过转速闭环控制算法处理，得到待控制发动机的初始闭环供油量。
第一计算子模块，用于基于第二给定转速，计算闭环流量限制比例值。
第二计算子模块，用于基于目标开环供油量和闭环流量限制比例值，计算闭环流量最大允许值和闭环流量最小允许值。
确定子模块，用于基于闭环流量最大允许值、闭环流量最小允许值和初始闭环供油量，确定待控制发动机的目标闭环供油量。
上述各个模块和单元的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。
本实施例中的发动机转速控制装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。
本发明实施例还提供一种计算机设备，具有上述图6所示的发动机转速控制装置。
请参阅图7，图7是本发明可选实施例提供的一种计算机设备的结构示意图，如图7所示，该计算机设备包括：一个或多个处理器10、存储器20，以及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相通信连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在计算机设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示GUI的图形信息的指令。在一些可选的实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个计算机设备，各个设备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。图7中以一个处理器10为例。
处理器10可以是中央处理器，网络处理器或其组合。其中，处理器10还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路，可编程逻辑器件或其组合。上述可编程逻辑器件可以是复杂可编程逻辑器件，现场可编程逻辑门阵列，通用阵列逻辑或其任意组合。
其中，存储器20存储有可由至少一个处理器10执行的指令，以使至少一个处理器10执行实现上述实施例示出的方法。
存储器20可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据计算机设备的使用所创建的数据等。此外，存储器20可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些可选的实施方式中，存储器20可选包括相对于处理器10远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该计算机设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
存储器20可以包括易失性存储器，例如，随机存取存储器；存储器也可以包括非易失性存储器，例如，快闪存储器，硬盘或固态硬盘；存储器20还可以包括上述种类的存储器的组合。
该计算机设备还包括通信接口30，用于该计算机设备与其他设备或通信网络通信。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，上述根据本发明实施例的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可记录在存储介质，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程存储介质或非暂时机器可读存储介质中并将被存储在本地存储介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件的存储介质上的这样的软件处理。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体、随机存储记忆体、快闪存储器、硬盘或固态硬盘等；进一步地，存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件，当软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现上述实施例示出的方法。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种发动机转速控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取待控制发动机的运行环境参数集、第一给定转速、实测转速、涡轮后温度和目标控制转速；
基于所述运行环境参数集、所述第一给定转速、所述涡轮后温度和所述目标控制转速，经过预设转速调节方法，得到所述待控制发动机的第二给定转速；
基于所述运行环境参数集和所述第二给定转速，经过预设开环供油算法处理，得到所述待控制发动机的目标开环供油量；
基于所述目标开环供油量、所述第二给定转速和所述实测转速，经过预设闭环控制算法处理，得到所述待控制发动机的目标闭环供油量；
基于所述目标控制转速，利用所述目标开环供油量和所述目标闭环供油量对所述待控制发动机的转速进行控制，得到所述待控制发动机的转速控制结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述运行环境参数集、所述第一给定转速、所述涡轮后温度和所述目标控制转速，经过预设转速调节方法，得到所述待控制发动机的第二给定转速，包括：
基于所述运行环境参数集和所述第一给定转速，经过加减速率限制规律处理，得到初始单步增量和初始单步减量；
基于所述涡轮后温度、所述初始单步增量和所述初始单步减量，经过涡轮后温度限制规律处理，得到目标单步增量和目标单步减量；
基于所述目标控制转速、所述第一给定转速、所述目标单步增量和所述目标单步减量，经过给定转速计算规律处理，得到所述待控制发动机的所述第二给定转速。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述运行环境参数集和所述第一给定转速，经过加减速率限制规律处理，得到初始单步增量和初始单步减量，包括：
基于所述第一给定转速确定初始标准加速率值和初始标准减速率值；
基于所述运行环境参数集对所述初始标准加速率值和所述初始标准减速率值进行修正，得到目标标准加速率值和目标标准减速率值；
基于所述目标标准加速率值和所述目标标准减速率值计算所述初始单步增量和所述初始单步减量。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述涡轮后温度、所述初始单步增量和所述初始单步减量，经过涡轮后温度限制规律处理，得到目标单步增量和目标单步减量，包括：
将所述涡轮后温度与预设阈值进行比对；
当所述涡轮后温度小于或等于所述预设阈值时，确定所述目标单步增量为所述初始单步增量，以及确定所述目标单步减量为所述初始单步减量；
当所述涡轮后温度大于所述预设阈值时，确定所述目标单步增量为零，以及确定所述目标单步减量为所述初始单步减量。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述目标控制转速、所述第一给定转速、所述目标单步增量和所述目标单步减量，经过给定转速计算规律处理，得到所述待控制发动机的所述第二给定转速，包括：
计算所述目标控制转速和所述第一给定转速的转速误差值；
将所述转速误差值分别与所述目标单步增量、所述目标单步减量和零进行比对；
当所述转速误差值为零时，确定所述第二给定转速为所述第一给定转速；
当所述转速误差值为正数且所述转速误差值小于所述目标单步增量时，基于所述第一给定转速和所述转速误差值确定所述第二给定转速；
当所述转速误差值为正数且所述转速误差值大于所述目标单步增量时，基于所述第一给定转速和所述目标单步增量确定所述第二给定转速；
当所述转速误差值为负数且所述转速误差值大于所述目标单步减量时，基于所述第一给定转速和所述转速误差值确定所述第二给定转速；
当所述转速误差值为负数且所述转速误差值小于所述目标单步减量时，基于所述第一给定转速和所述目标单步减量确定所述第二给定转速。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运行环境参数集包括大气压力和进气温度；基于所述运行环境参数集和所述第二给定转速，经过预设开环供油算法处理，得到所述待控制发动机的目标开环供油量，包括：
基于所述大气压力，经过大气压力修正规律处理，得到环境压力修正系数；
基于所述进气温度，经过进气温度修正规律处理，得到进气温度修正系数；
基于所述第二给定转速，经过基本供油规律处理，得到基本供油流量；
基于所述运行环境参数集、所述环境压力修正系数、所述进气温度修正系数和所述基本供油流量，经过基本供油量修正规律处理，得到所述待控制发动机的所述目标开环供油量。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述目标开环供油量、所述第二给定转速和所述实测转速，经过预设闭环控制算法处理，得到所述待控制发动机的目标闭环供油量，包括：
基于所述第二给定转速和所述实测转速，经过转速闭环控制算法处理，得到所述待控制发动机的初始闭环供油量；
基于所述第二给定转速，计算闭环流量限制比例值；
基于所述目标开环供油量和所述闭环流量限制比例值，计算闭环流量最大允许值和闭环流量最小允许值；
基于所述闭环流量最大允许值、所述闭环流量最小允许值和所述初始闭环供油量，确定所述待控制发动机的所述目标闭环供油量。
8.一种发动机转速控制装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取待控制发动机的运行环境参数集、第一给定转速、实测转速、涡轮后温度和目标控制转速；
调节模块，用于基于所述运行环境参数集、所述第一给定转速、所述涡轮后温度和所述目标控制转速，经过预设转速调节方法，得到所述待控制发动机的第二给定转速；
第一处理模块，用于基于所述运行环境参数集和所述第二给定转速，经过预设开环供油算法处理，得到所述待控制发动机的目标开环供油量；
第二处理模块，用于基于所述目标开环供油量、所述第二给定转速和所述实测转速，经过预设闭环控制算法处理，得到所述待控制发动机的目标闭环供油量；
控制模块，用于基于所述目标控制转速，利用所述目标开环供油量和所述目标闭环供油量对所述待控制发动机的转速进行控制，得到所述待控制发动机的转速控制结果。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：
存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1至7中任一项所述的发动机转速控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1至7中任一项所述的发动机转速控制方法。
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