FR2465880A1

FR2465880A1 - Systeme de controle d'alimentation en carburant d'un moteur a turbine a gaz

Info

Publication number: FR2465880A1
Application number: FR8020225A
Authority: FR
Inventors: Robert Graham Burrage; Michael John Jody
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1979-09-21
Filing date: 1980-09-19
Publication date: 1981-03-27
Also published as: CA1149909A; JPS5652526A; US4380148A; FR2465880B1

Abstract

L'INVENTION A TRAIT A UN SYSTEME DE CONTROLE D'ALIMENTATION EN CARBURANT D'UN MOTEUR A TURBINE A GAZ. ELLE A POUR OBJET UN SYSTEME DE CONTROLE D'ALIMENTATION EN CARBURANT D'UN MOTEUR A TURBINE A GAZ COMPRENANT UN CONTROLE HYDROMECANIQUE 11 DE CARBURANT REGULANT LA VITESSE AVEC UN REGLAGE ELECTROMECANIQUE. LE REGLAGE 12 EST CONTROLE PAR UN REGULATEUR PROPORTIONNEL ET INTEGRATEUR 17, 18 SELON LE SIGNAL D'ERREUR PROVENANT D'UN AMPLIFICATEUR D'ERREUR 16 COMPARANT UN PARAMETRE DU MOTEUR A UNE VALEUR DESIREE DE CE PARAMETRE. UN SIGNAL DE DONNEE DE REGLAGE EST DELIVRE PAR UN CIRCUIT GENERATEUR APPROPRIE 8 ET, SI LE SIGNAL D'ERREUR (OU LA VITESSE DE VARIATION) DEPASSE UN MAXIMUM FIXE, L'INTEGRATEUR 17 EST REGLE A UNE NOUVELLE VALEUR. APPLICATION NOTAMMENT AUX REACTEURS D'AERONEFS.

Description

I La présente invention a trait à un système de contrôle d'alimentation en

carburant d'un moteur

à turbine à gaz du type comprenant un contrôle hydro-

mécanique de carburant régulant la vitesse dans lequel une soupape de carburant est déplaçable (pour modifier le débit de carburant vers le moteur) sous l'influence d'un élément d'entrée de commande, actionnable par

exemple par le pilote d'un aéronef dans lequel est ins-

tallé le moteur, et un organe de détection de vitesse, l'effet dudit élément d'entrée de commande sur ladite soupape de carburant étant variable par l'intermédiaire d'un dispositif de réglage électromécanique commandé par un circuit de contrôle électronique sensible à au moins

un paramètre du moteur.

Avec un système de contrôle de ce type, des problèmes se posent avec un dépassement qui apparait

à la suite d'un changement brusque de l'entrée de com-

mande. La présente invention a pour objet de réaliser un système de contrôle d'alimentation en carburant du

type spécifié dans lequel un tel dépassement est évité.

Conformément à l'invention, on réalise un svstème de contrôle d'alimentation en carburant du type sDIcifié dans lequel le circuit de contrôle électronique contrôlant le dispositif de réglage électromécanique comprend un organe engendrant un signal d'erreur pour délivrer un signal d'erreur représentant la différence entre les valeurs recherchée et réelle dudit paramètre de moteur, un régulateur proportionnel et intégrateur

pour délivrer le signal de sortie qui est appliqué au-

dit dispositif de réglage électromécanique, un organe

pour engendrer un signal de donnée de réglage en fonc-

tion de l'entrée de contrôle et un organe pour placer l'intégrateur compris dans le régulateur proportionnel

et intégrateur à la valeur correspondant à la diffé-

rence entre le signal de donnée de réglage et la sortie

de la partie proportionnelle du régulateur proportion-

nel et intégrateur lorsque l'amplitude de la sortie du circuit engendrant le signal d'erreur ou la vitesse de

variation de cette sortie dépasse une valeur prédéter-

minée. Sur les dessins annexés, la figure 1 est un

schéma d'un exemple de l'invention.

La figure 2 est un ensemble de graphique il-

lustrant le fonctionnement du contrôle représenté sur la

figure 1.

La figure 3 est un schéma d'une variante de

réalisation de l'invention.

Le système décrit est prévu pour contrôler le débit de carburant vers un moteur 10 à turbine à gaz du type à ventilateur caréné. Le contrôle de carburant

lui-même est un système hydromécanique 11 tel que dé-

crit en détail dans le brevet britannique NO 1.465.477

et ne sera pas décrit en détail dans la présente des-

cription, la présente invention concernant la génération

d'un signal électrique pour commander un élément de ré-

glage électromécanique 12 sous la forme d'un moteur de couple délivrant une entrée de réglage mécanique au

système 11.

Le circuit engendrant le signal de réglage

utilise un signal d'entrée fonction du paramètre de mo-

teur connu sous le nom de rapport de pression d'échap-

pement intégrée (IEPR), qui est obtenu en divisant un

signal électrique représentant la pression d'échappe-

ment intégrée (IEP), représentant une pression sur la prise d'un potentiomètre d'air connecté entre une prise de pression en aval du ventilateur 13 du moteur et une autre prise de pression à la sortie 14 du moteur, par

un signal électrique représentant la pression dans l'ad-

mission d'air du moteur en amont du ventilateur 13.

Un générateur de signal de demande IEPR 15 est prévu pour calculer la valeur désirée du signal IEPR pour une position donnée quelconque du levier de pilotage PLA (avec d'autres variables du moteur en tant qu'entrées

supplémentaires à ce générateur). -

Le signal IEPR réel et le signal de demande

IEPR sont appliqués à un générateur de signal d'er-

reur 16, dont la sortie de signal d'erreur est appliquée aux entrées d'un intégrateur 17 et d'un amplificateur

linéaire 18, dont les sorties sont additionnées pour en-

gendrer le signal de réglage qui est appliqué à l'élé-

ment de réglage 12.

Le signal PLA est également délivré, conjoin-

tement avec des signaux provenant du générateur de signal de demande IEPR 15 et d'un transducteur de température 7 sensible à la température d'admission d'air, à un générateur de signal de donnée de réglage 8. Ce générateur 8 calcule un signal de donnée de réglage en divisant un signal représentant la différence entre

une vitesse de tiroir à pression élevée maximale per-

mise au réglage PLA existant et une vitesse minimale per-

mise à ce réglage par un signal de vitesse désiré calculé obtenu en multipliant une fonction de la demande IEPR

par une fonction du signal de température.

Le signal de donnée de réglage n'est pas uti-

lisé durant un fonctionnement en régime permanent nor-

mal du moteur, puisque la boucle fermée, incorporant le

générateur d'erreur 16, l'intégrateur 17 et l'ampli-

ficateur proportionnel 18 maintient normalement le si-

gnal d'erreur à zéro. Après une variation rapide du si-

gnal PLA, cependant, une variation brusque apparaîtra

dans le signal de demande IEPR et l'effet de l'inté-

grateur 17 sera de provoquer la manoeuvre de l'élément de réglage 12 dans l'une ou l'autre de ses positions

extrêmes tandis que l'accélération du moteur (ou un ra-

lentissement) est contrôlé par d'autres moyens (non re-

présentés sur la figure). Ceci se traduira par un

dépassement de grande amplitude à la fin d'une accé-

lération ou d'un ralentissement.

Pour empêcher ce dépassement, le signal d'er-

reur est appliqué, par l'intermédiaire d'un circuit de valeur absolue 19, à un comparateur de référence

connecté pour actionner un circuit de réglage d'in-

tégrateur 21 qui amène la sortie de l'intégrateur à prendre un niveau tel que la somme de sa sortie et

celle de l'amplificateur 18 est égale au signal de don-

née de réglage chaque fois que l'amplitude du signal d'erreur dépasse le niveau de référence. Ainsi, lors d'une accélération ou d'un ralentissement, lorsque la

sortie du signal d'erreur 16 est importante, l'inté-

grateur 17 sera empêché d'intégrer le signai d'erreur et l'élément de réglage sera placé dans la position attendue après achèvement d'une acélération ou d'un

ralentissement. Lorsque le signal d'erreur tombe au-

dessous du niveau de référence, l'intégrateur 17 recommence à intégrer et bien qu'un léger dépassement apparaisse, celui-ci sera insignifiant en comparaison du dépassement qui apparattrait en l'absence du circuit

de réglage d'intégrateur.

Sur la figure 2, le graphique supérieur montre une variation brusque de la demande IEPR et les traits pleins sur les graphiques médian et inférieur montrent

comment le signal IEPR réel et le courant fourni à l'élé-

ment de réglage 12 varient avec le temps après une va-

riation brusque. Les pointillés montrent le fonctionne-

ment sans le circuit de restauration 21.

On réalisera que, bien que l'invention ait

été représentée pour des contrôles analogiques, un con-

trôle numérique impliquant un calculateur ou un micro-

processeur convenablement programmé pourrait également

être utilisé.

On se réfère à rrésent à la figure 3, qui mon-

tre deux différences principales. En premier lieu, un différentiateur 30 est irerposé entre le générateur

de signal d'erreur 16 et le circuit de valeur absolue 19.

L'effet de cette modification est de provoquer un ré-

glage de la sortie de l'intégrateur 17 comme précé-

demment décrit lorsque la valeur absolue de la vitesse

de variation du signal d'erreur dépasse un seuil déter-

miné, plutôt eue lorsque la valeur absolue du signal d'erreur dépasse ce seuil. Le résultat de ceci est

qu'un état de verrouillage en régime permanent ne ris-

que pas d'apparaltre. Dans le circuit initial, un ver-

rouillage pourrait apparaître si l'effet d'imposer le réglage était d'amener l'erreur à demeurer au-dessus du seuil. Avec le différentiateur 30 inséré, l'intégrateur

17 est réglé extérieurement uniquement durant des con-

ditions transitoires et une fois que l'erreur a été

stabilisée, la boucle de réglage intégratrice et pro-

portionnelle normale est rétablie.

L'autre modification en comparaison du circuit initial est la prévision d'une boucle fermée déterminant la valeur de la constante K. Cette boucle comprend un intégrateur 31 connecté pour intégrer la différence entre la sortie de la jonction de sommation entre l'intégrateur 17 et l'amplificateur 18 et la sortie du multiplicateur 32. La sortie de l'intégrateur 31 est appliquée à un générateur de fonction 33 dont la caractéristique est telle que représentée sur le schéma, c'est-à-dire que sa sortie est constante et positive lorsque la sortie de l'intégrateur est basse, constante et plus grande lorsque la sortie de l'intégrateur est haute,

et variant linéairement entre ces deux valeurs constan-

tes pour des valeurs intermédiaires de la sortie de l'intégrateur. Le multiplicateur 32 possède une entrée provenant du générateur de donnée de réglage 8 et une

autre du générateur de fonction 33 et sa sortie est ap-

pliouée au circuit 21 de réglagede l'intégrateur.

Cette boucle fermée opère de sorte qu'en ré-

gime permanent, la sortie du multiplicateur 32 est égale à la sortie de l'intégrateur 17 (la sortie de l'ampli- ficateur 16 étant nulle dans ces conditions). Chaque fois qu'une variation apparalt qui nécessite un réglage de l'intégrateur 17, des variations de la sortie du générateur de donnée de réglage apparaissent plus

rapidement que des variations de la sortie de l'inté-

grateur 31, de sorte que la valeur K du multiplicateur établie durant l'état de régime permanent antérieur est utilisée pour multiplier le nouveau signal de donnée de réglage. Les deux niveaux constants de la sortie du générateur de fonction 33 déterminent des limites à la valeur de K qui sont respectivement plus basses et plus élevées que la plage normale de valeurs que K prend

durant des conditions de régime permanent, mais la va-

leur de la sortie de l'intégrateur 31 durant des con-

ditions transitoires de variation importante provoquera l'atteinte de ces limites. Dans ces conditions, il n'existe pas de point pour tenter de maintenir la valeur de K "correcte" du fait aue dès qu'un état permanent est à nouveau atteint, la valeur nécessaire de K ne peut pas

être prédite avec précision.

Claims

REVENDICATIONS

1 - Système de contrôle d'alimentation en car-

burant d'un moteur à turbine à gaz du type comprenant un contrôle hydromécanique de carburant régulant la vitesse dans lequel une soupape de carburant est déplaçable (pour modifier le débit de carburant vers le moteur) sous l'influence d'un élément d'entrée de commande, actionnable par exemple par le pilote d'un aéronef dans lequel est installé le moteur, et un organe de détection de vitesse, l'effet dudit élément d'entrée de commande sur ladite soupape de carburant étant variable par l'intermédiaire d'un dispositif de réglage électromécanique commandé par un circuit de contrôle électronique sensible à au moins un paramètre du moteur,

caractérisé en ce que ledit circuit de contrôle élec-

tronique contrôlant le dispositif de réglage électro-

mécanique comprend un organe 16 engendrant un signal d'er-

reur pour délivrer un signal d'erreur représentant la différence entre les valeurs recherchée et réelle dudit paramètre de moteur, un régulateur proportionnel 18 et intégrateur 17 pour délivrer le signal de sortie

qui est appliqué audit dispositif de réglage électro-

mécanique 12, un organe 8 pour engendrer un signal de don-

née de réglage en fonction de l'entrée de contrôle et un organe 21 pour placer l'intégrateur 17 compris

dans le régulateur proportionnel et intégrateur à la va-

leur correspondant à la différence entre le signal de

donnée de réglage et la sortie de la partie proportion-

nelle du régulateur proportionnel et intégrateur lors-

que l'amplitude de la sortie du circuit engendrant le si-

gnal d'erreur ou la vitesse de variation de cette sortie

dépasse une valeur prédéterminée.

2 - Système de contrôle d'alimentation en car-

burant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il

comprend un circuit à boucle fermée comportant un mul-

tiplicateur 32, un autre intégrateur 31 connecté pour intégrer la différence entre la sortie du circuit proportionnel 17 et intégrateur 18 et la sortie dudit multiplicateur, une entrée du multiplicateur étant reliée à la sortie dudit organe 8 engendrant le signal de donnée de réglage et un générateur de fonction 33 ayant une entrée reliée à la sortie dudit aure intégrateur 31 et sa sortie reliée à l'autre entrée du multiplicateur 32, ledit générateur de fonction 33 délivrant un signal

constant de niveau relativement bas à des valeurs fai-

bles de la sortie de l'autre intégrateur 31 et un si-

gnal constant de niveau relativement haut à des valeurs élevées de la sortie de l'autre intégrateur 31, et la sortie du multiplicateur 32 étant reliée à un circuit 21 réglant l'intégrateur contrôlé par un comparateur

sensible à la vitesse de variation de la sortie du cir-

cuit engendrant le signal d'erreur.