CN117888967A - 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

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，本发明通过对预设转速调节规律集进行调整，得到待控制发动机在转速信号发生故障时的目标转速调节规律集，进一步，将目标转速调节规律集与基于给定转速的开环供油算法结合，可以实现在转速信号发生故障时对发动机的状态控制，摆脱了对转速信号的依赖，保障了发动机的状态调节能力。

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。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，根据给定转速和发动机实际转速(反馈转速)的误差，使用比例-积分-微分算法(PID)等闭环算法计算对发动机的供油流量，并通过燃油计量控制装置调节实际供油流量，从而将发动机涡轮转速控制在设定的目标值。

当发动机转速信号故障时，反馈的丢失造成转速闭环控制规律无法实现，控制规律将切换至应急模式以确保发动机继续安全地运行。现有的应急控制规律通常采用以固定的涡轮后温度为控制目标的温度闭环控制模式，或者将供油量锁定在一个安全值的固定供油量模式。因此进入应急控制模式后，控制系统对发动机的状态调节能力严重受限，发动机将维持在一个固定的运行状态直到任务完成，影响飞行任务成功率。

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，以解决进入应急控制模式后，控制系统对发动机的状态调节能力严重受限，发动机将维持在一个固定的运行状态直到任务完成，影响飞行任务成功率的问题。

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：

获取预设转速调节规律集；当待控制发动机的转速信号发生故障时，获取待控制发动机的第一运行环境参数集、第一给定转速、第一涡轮后温度和第一转速调节目标值；对预设转速调节规律集进行调整，得到目标转速调节规律集；基于第一运行环境参数集、第一给定转速、第一涡轮后温度和第一转速调节目标值，经过目标转速调节规律集处理，得到待控制发动机的第二给定转速；基于第二给定转速和第一运行环境参数集，经过预设开环供油算法处理，得到待控制发动机的第一开环供油量；利用第一开环供油量对待控制发动机的转速进行控制，得到待控制发动机在转速信号发生故障时的转速控制结果。

本发明提供的发动机转速控制方法，通过对预设转速调节规律集进行调整，可以得到待控制发动机在转速信号发生故障时的目标转速调节规律集，进一步，将目标转速调节规律集与基于给定转速的开环供油算法结合，可以实现在转速信号发生故障时对发动机的状态控制，摆脱了对转速信号的依赖，保障了发动机的状态调节能力。

在一种可选的实施方式中，预设转速调节规律集包括初始加减速率限制规律、初始涡轮后温度限制规律、初始转速范围限制规律和给定转速计算规律。

在一种可选的实施方式中，对预设转速调节规律集进行调整，得到目标转速调节规律集，包括：

对初始加减速率限制规律的输出值进行调整，得到目标加减速率限制规律；在初始涡轮后温度限制规律中添加涡轮后温度低限阈值，并对初始涡轮后温度限制规律对应的涡轮后温度高限阈值进行调整，得到目标涡轮后温度限制规律；分别对初始转速范围限制规律的初始转速高限阈值和初始转速低限阈值进行调整，得到目标转速范围限制规律；基于目标加减速率限制规律、目标涡轮后温度限制规律、目标转速范围限制规律和给定转速计算规律，确定目标转速调节规律集。

本发明通过对初始加减速率限制规律、初始涡轮后温度限制规律、初始转速范围限制规律进行调整处理，可以得到待控制发动机在转速信号发生故障时的目标转速调节规律集，为后续对待控制发动机的在转速信号发生故障时的转速控制提供了支持。

在一种可选的实施方式中，基于第一运行环境参数集、第一给定转速、第一涡轮后温度和第一转速调节目标值，经过目标转速调节规律集处理，得到待控制发动机的第二给定转速，包括：

将第一转速调节目标值经过目标转速范围限制规律处理，得到待控制发动机的目标控制转速；将目标控制转速、第一运行环境参数集、第一给定转速和第一涡轮后温度，分别经过目标加减速率限制规律、目标涡轮后温度限制规律和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。

在一种可选的实施方式中，将第一转速调节目标值经过目标转速范围限制规律处理，得到待控制发动机的目标控制转速，包括：

获取目标转速范围限制规律对应的目标转速高限阈值和目标转速低限阈值；将第一转速调节目标值分别与目标转速高限阈值和目标转速低限阈值进行比对；当第一转速调节目标值大于或等于目标转速高限阈值时，确定目标控制转速为目标转速高限阈值；当第一转速调节目标值小于或等于目标转速低限阈值时，确定目标控制转速为目标转速低限阈值；当第一转速调节目标值大于目标转速低限阈值且小于目标转速高限阈值时，确定目标控制转速为第一转速调节目标值。

本发明通过目标转速范围限制规律处理，可以得到转速调节目标值对应的目标控制转速。

在一种可选的实施方式中，将目标控制转速、第一运行环境参数集、第一给定转速和第一涡轮后温度，分别经过目标加减速率限制规律、目标涡轮后温度限制规律和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：

基于第一运行环境参数集和第一给定转速，经过目标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；基于第一涡轮后温度、初始单步增量和初始单步减量，经过目标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。

在一种可选的实施方式中，该方法还包括：

当待控制发动机的转速信号未发生故障时，获取待控制发动机的第二运行环境参数集、第三给定转速、第二涡轮后温度、第二转速调节目标值和实测转速；基于第二运行环境参数集、第三给定转速、第二涡轮后温度和第二转速调节目标值，经过预设转速调节规律集和预设开环供油算法处理，得到待控制发动机的第四给定转速和第二开环供油量；基于第四给定转速、第二开环供油量和实测转速，经过预设闭环控制算法处理，得到待控制发动机的闭环供油量；利用第二开环供油量和闭环供油量，对待控制发动机的转速进行控制，得到待控制发动机在转速信号未发生故障时的转速控制结果。

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：

第一获取模块，用于获取预设转速调节规律集；第二获取模块，用于当待控制发动机的转速信号发生故障时，获取待控制发动机的第一运行环境参数集、第一给定转速、第一涡轮后温度和第一转速调节目标值；调整模块，用于对预设转速调节规律集进行调整，得到目标转速调节规律集；第一处理模块，用于基于第一运行环境参数集、第一给定转速、第一涡轮后温度和第一转速调节目标值，经过目标转速调节规律集处理，得到待控制发动机的第二给定转速；第二处理模块，用于基于第二给定转速和第一运行环境参数集，经过预设开环供油算法处理，得到待控制发动机的第一开环供油量；第一控制模块，用于利用第一开环供油量对待控制发动机的转速进行控制，得到待控制发动机在转速信号发生故障时的转速控制结果。

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发动机转速控制方法的流程示意图；

图2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3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4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方法中正常控制模式示意图；

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方法中应急控制模式示意图；

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。

本发明实施例提供了一种发动机转速控制方法，通过将基于应急控制模式的目标转速调节方案与开环供油算法结合以实现在转速信号发生故障时对发动机的状态控制，摆脱对转速信号的依赖，进而保障发动机的状态调节能力。

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，可用于小微型涡轮喷气和涡轮风扇发动机控制系统，图1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1所示，该流程包括如下步骤：

步骤S101，获取预设转速调节规律集。

具体地，预设转速调节规律集可以包括初始加减速率限制规律、初始涡轮后温度限制规律、初始转速范围限制规律和给定转速计算规律。

其中，初始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。

初始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。

初始转速范围限制规律用于限制发动机运行转速的控制目标。

给定转速计算规律用于计算发动机在当前控制周期下的运行给定转速。

步骤S102，当待控制发动机的转速信号发生故障时，获取待控制发动机的第一运行环境参数集、第一给定转速、第一涡轮后温度和第一转速调节目标值。

其中，第一运行环境参数集表示待控制发动机在转速信号发生故障时所处的环境情况，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；第一转速调节目标值表示待控制发动机在转速信号发生故障时的转速调节目标。

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第一涡轮后温度。

步骤S103，对预设转速调节规律集进行调整，得到目标转速调节规律集。

具体地，当待控制发动机的转速信号发生故障时，由于转速信号的丢失，导致转速控制精度下降，预设转速调节规律集将无法保证发动机运行安全。

因此，对预设转速调节规律集进行调整，得到可以适用于待控制发动机的转速信号发生故障时的转速控制的目标转速调节规律集。

步骤S104，基于第一运行环境参数集、第一给定转速、第一涡轮后温度和第一转速调节目标值，经过目标转速调节规律集处理，得到待控制发动机的第二给定转速。

具体地，通过得到的适用于待控制发动机的转速信号发生故障时的转速控制的目标转速调节规律集进行调节处理，可以得到待控制发动机在当前控制周期下的第二给定转速。

步骤S105，基于第二给定转速和第一运行环境参数集，经过预设开环供油算法处理，得到待控制发动机的第一开环供油量。

具体地，通过基于给定转速的预设开环供油算法进行处理，可以得到待控制发动机的第一开环供油量。

首先，可以根据第一运行环境参数集中大气压力P₀和大气压力—K_P插值表插值计算得到对应的环境压力修正系数K_P。

其中，大气压力—K_P插值表可以根据历史数据设计得到，具体格式如下表1所示：

表1、大气压力—K_P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

进一步，可以根据第一运行环境参数集中进气温度T₁和进气温度—K_t插值表插值计算得到对应的进气温度修正系数K_t。其中，进气温度—K_t插值表可以根据历史数据设计得到，具体格式如下表2所示：

表2、进气温度—K_t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

其次，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3所示：

表3、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

最后，利用如下关系式(1)对基本供油量wf0_basic进行修正，可以得到待控制发动机的第一开环供油量wf0：

步骤S106，利用第一开环供油量对待控制发动机的转速进行控制，得到待控制发动机在转速信号发生故障时的转速控制结果。

具体地，利用开环供油量对待控制发动机的状态进行控制，并重复步骤S101至步骤S106，直至待控制发动机的转速满足对应的转速控制目标时完成控制，并得到对应的待控制发动机在转速信号发生故障时的转速控制结果。

本实施例提供的发动机转速控制方法，通过对预设转速调节规律集进行调整，可以得到待控制发动机在转速信号发生故障时的目标转速调节规律集，进一步，将目标转速调节规律集与基于给定转速的开环供油算法结合，可以实现在转速信号发生故障时对发动机的状态控制，摆脱了对转速信号的依赖，保障了发动机的状态调节能力。

在本实施例中提供了一种发动机转速控制方法，可用于小微型涡轮喷气和涡轮风扇发动机控制系统，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，获取预设转速调节规律集。详细请参见图1所示实施例的步骤S101，在此不再赘述。

步骤S202，当待控制发动机的转速信号发生故障时，获取待控制发动机的第一运行环境参数集、第一给定转速、第一涡轮后温度和第一转速调节目标值。详细请参见图1所示实施例的步骤S102，在此不再赘述。

步骤S203，对预设转速调节规律集进行调整，得到目标转速调节规律集。

具体地，上述步骤S203包括：

步骤S2031，对初始加减速率限制规律的输出值进行调整，得到目标加减速率限制规律。

具体地，当待控制发动机的转速信号发生故障时，对初始加减速率限制规律的输出值乘以0.5系数，使得加减速率被调低，即在使用目标加减速率限制规律进行限制的过程中在初始加减速率限制规律的基础上对输出值乘以0.5系数。

步骤S2032，在初始涡轮后温度限制规律中添加涡轮后温度低限阈值，并对初始涡轮后温度限制规律对应的涡轮后温度高限阈值进行调整，得到目标涡轮后温度限制规律。

具体地，将初始涡轮后温度限制规律中涡轮后温度高限阈值调低，同时在目标涡轮后温度限制规律中启用低限限制处理，即在初始涡轮后温度限制规律中添加涡轮后温度低限阈值。

步骤S2033，分别对初始转速范围限制规律的初始转速高限阈值和初始转速低限阈值进行调整，得到目标转速范围限制规律。

具体地，将初始转速范围限制规律的初始转速高限阈值调低，并将初始转速范围限制规律的初始转速低限阈值调高，使得待控制发动机的转速信号发生故障时所允许的目标转速范围相比转速信号未发生故障时受到限制。

步骤S2034，基于目标加减速率限制规律、目标涡轮后温度限制规律、目标转速范围限制规律和给定转速计算规律，确定目标转速调节规律集。

具体地，将目标加减速率限制规律、目标涡轮后温度限制规律、目标转速范围限制规律和给定转速计算规律结合即可以得到对应的适用于待控制发动机的转速信号发生故障时转速控制的目标转速调节规律集。

步骤S204，基于第一运行环境参数集、第一给定转速、第一涡轮后温度和第一转速调节目标值，经过目标转速调节规律集处理，得到待控制发动机的第二给定转速。

具体地，上述步骤S204包括：

步骤S2041，将第一转速调节目标值经过目标转速范围限制规律处理，得到待控制发动机的目标控制转速。

具体地，通过目标转速范围限制规律可以确定出第一转速调节目标值对应的待控制发动机的目标控制转速。

在一些可选的实施方式中，上述步骤S2041包括：

步骤a1，获取目标转速范围限制规律对应的目标转速高限阈值和目标转速低限阈值。

步骤a2，将第一转速调节目标值分别与目标转速高限阈值和目标转速低限阈值进行比对。

步骤a3，当第一转速调节目标值大于或等于目标转速高限阈值时，确定目标控制转速为目标转速高限阈值。

步骤a4，当第一转速调节目标值小于或等于目标转速低限阈值时，确定目标控制转速为目标转速低限阈值。

步骤a5，当第一转速调节目标值大于目标转速低限阈值且小于目标转速高限阈值时，确定目标控制转速为第一转速调节目标值。

具体地，将第一转速调节目标值分别与目标转速高限阈值和目标转速低限阈值进行比对，并根据比对结果可以确定出对应的待控制发动机的目标控制转速：

(1)若第一转速调节目标值大于等于目标转速高限阈值，或者小于等于目标转速低限阈值时，目标控制转速为对应的目标转速高限阈值或目标转速低限阈值时；

(2)若第一转速调节目标值在目标转速高限阈值和目标转速低限阈值之内，则目标控制转速为对应的第一转速调节目标值。

步骤S2042，将目标控制转速、第一运行环境参数集、第一给定转速和第一涡轮后温度，分别经过目标加减速率限制规律、目标涡轮后温度限制规律和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，将目标加减速率限制规律、目标涡轮后温度限制规律和给定转速计算规律结合，可以确定出待控制发动机在当前控制周期内的第二给定转速。

在一些可选的实施方式中，上述步骤S2042包括：

步骤b1，基于第一运行环境参数集和第一给定转速，经过目标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。

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4和表5所示：

表4、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5、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(2)和(3)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Delta_acc_max和最大单步减量Delta_dec_max，如下关系式(4)和(5)所示：

Delta_acc_max＝ng_dot_acc×T_C (4)

Delta_dec_max＝ng_dot_dec×T_C (5)

式中：T_C表示控制周期时间，单位为s。

最后，对得到的最大单步增量和最大单步减量分别乘以0.5系数，可以得到对应的初始单步增量和初始单步减量。

步骤b2，基于第一涡轮后温度、初始单步增量和初始单步减量，经过目标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。

具体地，将第一涡轮后温度与目标涡轮后温度限制规律对应的涡轮后温度高限阈值和涡轮后温度低限阈值进行比对：

(1)若第一涡轮后温度既未高于涡轮后温度高限阈值，也未低于涡轮后温度低限阈值，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；

(2)若第一涡轮后温度高于涡轮后温度高限阈值，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，即目标单步增量为0，使得当前控制周期的给定转速将不增加；

(3)若第一涡轮后温度低于涡轮后温度低限阈值，则保持初始单步增量Delta_acc_max不变，即目标单步增量为Delta_acc_max，进一步，将初始单步减量Delta_dec_max设置为0，即目标单步减量为0，使得当前控制周期的给定转速将不下降。

进一步，高限限制使得涡轮后温度过高时，发动机工作状态不继续增长，从而防止发动机运行超温。低限限制使得涡轮后温度过低时，发动机工作状态不继续下降，从而防止发动机熄火。

步骤b3，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，在每个控制周期，计算目标控制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；

(3)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；

(4)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；

(5)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S205，基于第二给定转速和第一运行环境参数集，经过预设开环供油算法处理，得到待控制发动机的第一开环供油量。详细请参见图1所示实施例的步骤S105，在此不再赘述。

步骤S206，利用第一开环供油量对待控制发动机的转速进行控制，得到待控制发动机在转速信号发生故障时的转速控制结果。详细请参见图1所示实施例的步骤S106，在此不再赘述。

本实施例提供的发动机转速控制方法，对初始加减速率限制规律、初始涡轮后温度限制规律、初始转速范围限制规律进行调整处理，可以得到待控制发动机在转速信号发生故障时的目标转速调节规律集，进一步，将目标转速调节规律集与基于给定转速的开环供油算法结合，可以实现在转速信号发生故障时对发动机的状态控制，摆脱了对转速信号的依赖，保障了发动机的状态调节能力。

在本实施例中提供了一种发动机转速控制方法，可用于小微型涡轮喷气和涡轮风扇发动机控制系统，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，获取预设转速调节规律集。详细请参见图1所示实施例的步骤S101，在此不再赘述。

步骤S302，当待控制发动机的转速信号发生故障时，获取待控制发动机的第一运行环境参数集、第一给定转速、第一涡轮后温度和第一转速调节目标值。详细请参见图1所示实施例的步骤S102，在此不再赘述。

步骤S303，对预设转速调节规律集进行调整，得到目标转速调节规律集。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，基于第一运行环境参数集、第一给定转速、第一涡轮后温度和第一转速调节目标值，经过目标转速调节规律集处理，得到待控制发动机的第二给定转速。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，基于第二给定转速和第一运行环境参数集，经过预设开环供油算法处理，得到待控制发动机的第一开环供油量。详细请参见图1所示实施例的步骤S105，在此不再赘述。

步骤S306，利用第一开环供油量对待控制发动机的转速进行控制，得到待控制发动机在转速信号发生故障时的转速控制结果。详细请参见图1所示实施例的步骤S106，在此不再赘述。

步骤S307，当待控制发动机的转速信号未发生故障时，获取待控制发动机的第二运行环境参数集、第三给定转速、第二涡轮后温度、第二转速调节目标值和实测转速。

其中，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。

第二运行环境参数集表示待控制发动机在转速信号未发生故障时所处的环境情况，可以包括大气压力P₀和进气温度T₁等。

步骤S308，基于第二运行环境参数集、第三给定转速、第二涡轮后温度和第二转速调节目标值，经过预设转速调节规律集和预设开环供油算法处理，得到待控制发动机的第四给定转速和第二开环供油量。

具体的处理过程可以参考上述步骤S204和步骤S105的描述，此处不再赘述。

步骤S309，基于第四给定转速、第二开环供油量和实测转速，经过预设闭环控制算法处理，得到待控制发动机的闭环供油量。

具体地，根据第四给定转速和实测转速的误差，通过比例-积分-微分算法(PID)等闭环控制算法可以计算得到待控制发动机的初始闭环供油量。

进一步，根据当前控制周期内的第四给定转速，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

进一步，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＝第二开环供油量*闭环流量限制比例值 (6)

闭环流量最小允许值＝-1*第二开环供油量*闭环流量限制比例值 (7)

进一步，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闭环供油量。

步骤S3010，利用第二开环供油量和闭环供油量，对待控制发动机的转速进行控制，得到待控制发动机在转速信号未发生故障时的转速控制结果。

具体地，将第二开环供油量和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S307至步骤S3010，直至得到的待控制发动机的转速满足对应的转速控制目标时完成控制，并得到待控制发动机在转速信号未发生故障时的转速控制结果。

本实施例提供的发动机转速控制方法，通过对预设转速调节规律集中相关数值的调整，可以确保发动机在安全范围运行。进一步，将目标转速调节规律集与基于给定转速的开环供油算法结合，可以实现在转速信号发生故障时对发动机的状态控制，摆脱了对转速信号的依赖，保障了发动机的状态调节能力。进一步，在发动机处于正常状态时，将基于给定转速，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量。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，闭环流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方法。其中，正常控制模式如图4所示，应急控制模式如图5所示。

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：

第一获取模块601，用于获取预设转速调节规律集。

第二获取模块602，用于当待控制发动机的转速信号发生故障时，获取待控制发动机的第一运行环境参数集、第一给定转速、第一涡轮后温度和第一转速调节目标值。

调整模块603，用于对预设转速调节规律集进行调整，得到目标转速调节规律集。

第一处理模块604，用于基于第一运行环境参数集、第一给定转速、第一涡轮后温度和第一转速调节目标值，经过目标转速调节规律集处理，得到待控制发动机的第二给定转速。

第二处理模块605，用于基于第二给定转速和第一运行环境参数集，经过预设开环供油算法处理，得到待控制发动机的第一开环供油量。

第一控制模块606，用于利用第一开环供油量对待控制发动机的转速进行控制，得到待控制发动机在转速信号发生故障时的转速控制结果。

在一些可选的实施方式中，预设转速调节规律集包括初始加减速率限制规律、初始涡轮后温度限制规律、初始转速范围限制规律和给定转速计算规律。

在一些可选的实施方式中，调整模块603包括：

第一调整子模块，用于对初始加减速率限制规律的输出值进行调整，得到目标加减速率限制规律。

第二调整子模块，用于在初始涡轮后温度限制规律中添加涡轮后温度低限阈值，并对初始涡轮后温度限制规律对应的涡轮后温度高限阈值进行调整，得到目标涡轮后温度限制规律。

第三调整子模块，用于分别对初始转速范围限制规律的初始转速高限阈值和初始转速低限阈值进行调整，得到目标转速范围限制规律。

确定子模块，用于基于目标加减速率限制规律、目标涡轮后温度限制规律、目标转速范围限制规律和给定转速计算规律，确定目标转速调节规律集。

在一些可选的实施方式中，第一处理模块604包括：

第一处理子模块，用于将第一转速调节目标值经过目标转速范围限制规律处理，得到待控制发动机的目标控制转速。

第二处理子模块，用于将目标控制转速、第一运行环境参数集、第一给定转速和第一涡轮后温度，分别经过目标加减速率限制规律、目标涡轮后温度限制规律和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：

获取单元，用于获取目标转速范围限制规律对应的目标转速高限阈值和目标转速低限阈值。

比对单元，用于将第一转速调节目标值分别与目标转速高限阈值和目标转速低限阈值进行比对。

第一确定单元，用于当第一转速调节目标值大于或等于目标转速高限阈值时，确定目标控制转速为目标转速高限阈值。

第二确定单元，用于当第一转速调节目标值小于或等于目标转速低限阈值时，确定目标控制转速为目标转速低限阈值。

第三确定单元，用于当第一转速调节目标值大于目标转速低限阈值且小于目标转速高限阈值时，确定目标控制转速为第一转速调节目标值。

在一些可选的实施方式中，第二处理子模块包括：

第一处理单元，用于基于第一运行环境参数集和第一给定转速，经过目标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。

第二处理单元，用于基于第一涡轮后温度、初始单步增量和初始单步减量，经过目标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。

第三处理单元，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，该装置还包括：

第三获取模块，用于当待控制发动机的转速信号未发生故障时，获取待控制发动机的第二运行环境参数集、第三给定转速、第二涡轮后温度、第二转速调节目标值和实测转速。

第三处理模块，用于基于第二运行环境参数集、第三给定转速、第二涡轮后温度和第二转速调节目标值，经过预设转速调节规律集和预设开环供油算法处理，得到待控制发动机的第四给定转速和第二开环供油量。

第四处理模块，用于基于第四给定转速、第二开环供油量和实测转速，经过预设闭环控制算法处理，得到待控制发动机的闭环供油量。

第二控制模块，用于利用第二开环供油量和闭环供油量，对待控制发动机的转速进行控制，得到待控制发动机在转速信号未发生故障时的转速控制结果。

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：

获取预设转速调节规律集；

当待控制发动机的转速信号发生故障时，获取待控制发动机的第一运行环境参数集、第一给定转速、第一涡轮后温度和第一转速调节目标值；

对所述预设转速调节规律集进行调整，得到目标转速调节规律集；

基于所述第一运行环境参数集、所述第一给定转速、所述第一涡轮后温度和所述第一转速调节目标值，经过所述目标转速调节规律集处理，得到所述待控制发动机的第二给定转速；

基于所述第二给定转速和所述第一运行环境参数集，经过预设开环供油算法处理，得到所述待控制发动机的第一开环供油量；

利用所述第一开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在转速信号发生故障时的转速控制结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设转速调节规律集包括初始加减速率限制规律、初始涡轮后温度限制规律、初始转速范围限制规律和给定转速计算规律。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述预设转速调节规律集进行调整，得到目标转速调节规律集，包括：

对所述初始加减速率限制规律的输出值进行调整，得到目标加减速率限制规律；

在所述初始涡轮后温度限制规律中添加涡轮后温度低限阈值，并对所述初始涡轮后温度限制规律对应的涡轮后温度高限阈值进行调整，得到目标涡轮后温度限制规律；

分别对所述初始转速范围限制规律的初始转速高限阈值和初始转速低限阈值进行调整，得到目标转速范围限制规律；

基于所述目标加减速率限制规律、所述目标涡轮后温度限制规律、所述目标转速范围限制规律和所述给定转速计算规律，确定所述目标转速调节规律集。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述第一运行环境参数集、所述第一给定转速、所述第一涡轮后温度和所述第一转速调节目标值，经过所述目标转速调节规律集处理，得到所述待控制发动机的第二给定转速，包括：

将所述第一转速调节目标值经过所述目标转速范围限制规律处理，得到所述待控制发动机的目标控制转速；

将所述目标控制转速、所述第一运行环境参数集、所述第一给定转速和所述第一涡轮后温度，分别经过所述目标加减速率限制规律、所述目标涡轮后温度限制规律和所述给定转速计算规律处理，得到所述待控制发动机的第二给定转速。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述第一转速调节目标值经过所述目标转速范围限制规律处理，得到所述待控制发动机的目标控制转速，包括：

获取所述目标转速范围限制规律对应的目标转速高限阈值和目标转速低限阈值；

将所述第一转速调节目标值分别与所述目标转速高限阈值和所述目标转速低限阈值进行比对；

当所述第一转速调节目标值大于或等于所述目标转速高限阈值时，确定所述目标控制转速为所述目标转速高限阈值；

当所述第一转速调节目标值小于或等于所述目标转速低限阈值时，确定所述目标控制转速为所述目标转速低限阈值；

当所述第一转速调节目标值大于所述目标转速低限阈值且小于所述目标转速高限阈值时，确定所述目标控制转速为所述第一转速调节目标值。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述目标控制转速、所述第一运行环境参数集、所述第一给定转速和所述第一涡轮后温度，分别经过所述目标加减速率限制规律、所述目标涡轮后温度限制规律和所述给定转速计算规律处理，得到所述待控制发动机的第二给定转速，包括：

基于所述第一运行环境参数集和所述第一给定转速，经过所述目标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；

基于所述第一涡轮后温度、所述初始单步增量和所述初始单步减量，经过所述目标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，经过所述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。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述待控制发动机的转速信号未发生故障时，获取所述待控制发动机的第二运行环境参数集、第三给定转速、第二涡轮后温度、第二转速调节目标值和实测转速；

基于所述第二运行环境参数集、所述第三给定转速、所述第二涡轮后温度和所述第二转速调节目标值，经过所述预设转速调节规律集和所述预设开环供油算法处理，得到所述待控制发动机的第四给定转速和第二开环供油量；

基于所述第四给定转速、第二开环供油量和所述实测转速，经过预设闭环控制算法处理，得到所述待控制发动机的闭环供油量；

利用所述第二开环供油量和所述闭环供油量，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在转速信号未发生故障时的转速控制结果。

8.一种发动机转速控制装置，其特征在于，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取预设转速调节规律集；

第二获取模块，用于当待控制发动机的转速信号发生故障时，获取待控制发动机的第一运行环境参数集、第一给定转速、第一涡轮后温度和第一转速调节目标值；

调整模块，用于对所述预设转速调节规律集进行调整，得到目标转速调节规律集；

第一处理模块，用于基于所述第一运行环境参数集、所述第一给定转速、所述第一涡轮后温度和所述第一转速调节目标值，经过所述目标转速调节规律集处理，得到所述待控制发动机的第二给定转速；

第二处理模块，用于基于所述第二给定转速和所述第一运行环境参数集，经过预设开环供油算法处理，得到所述待控制发动机的第一开环供油量；

第一控制模块，用于利用所述第一开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在转速信号发生故障时的转速控制结果。

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。