JP2017133495A - 適応エンジンモデルのトルク配分最適化 - Google Patents
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Abstract
【課題】マルチエンジンシステムのトルク配分を決定するシステムおよび方法を提供する。【解決手段】トルク配分を決定する方法は、第1のエンジン110の測定動作点に基づいて第1のエンジン110のトルク対燃料流量を特定する第1のモデルを生成し、第2のエンジン120の測定動作点に基づいて第2のエンジン120のトルク対燃料流量を特定する第2のモデルを生成する。方法はさらに、第1のモデルおよび第2のモデルに基づいて第1のエンジン110および第2のエンジン120の総燃料流量を低減する第1のエンジン110および第2のエンジン120の第2のトルク配分を決定し、トルク配分に基づいて第1のエンジン110および第2のエンジン120のトルク出力を制御する。【選択図】図1
Description
本発明の主題は、一般に、航空、船舶、および他の用途に使用されるマルチエンジンシステムのトルク配分を決定することに関する。
マルチエンジンターボシャフトアプリケーションのようないくつかのアプリケーションにおいて、複数のエンジンを使用してトルクをギヤボックスを介して共通のシャフトに提供することができる。各エンジンに関連するトルクを合計して、共通のシャフトで総トルクを提供することができる。場合によっては、シャフトの複数のエンジンの合計トルクを所望の総トルク出力に維持したまま、マルチエンジンアプリケーションの各エンジンは異なるトルクを提供することができる。
エンジンモデルを使用して、エンジンのトルク出力などのエンジンの様々な動作点をモデル化し、決定することができる。たとえば、エンジンモデルは、トルク対燃料流量特性をモデル化するために使用することができる。場合によっては、エンジンモデルはまた、エンジンの可変ジオメトリ(たとえば、可変ステータベーン、入口案内ベーンなど)の位置および可変ブリード弁位置などの他のパラメータまたは変数をモデル化することができる。エンジンモデルは通常、エンジンタイプに関連する公称特性に基づいてオフラインで定義される。
本開示の実施形態の態様および利点は、その一部を以下の説明に記載しており、あるいはその説明により学ぶことができ、あるいは実施形態の実施により学ぶことができる。
本開示の1つの例示的な態様は、少なくとも1つのシャフトに結合された第1のエンジンおよび第2のエンジンを有するマルチエンジンシステムのトルク配分を決定する方法に関する。方法は、1つ以上の制御装置によって、第1のエンジンの測定動作点に少なくとも部分的に基づいて第1のエンジンのトルク対燃料流量を特定する第1のモデルを生成することと、1つ以上の制御装置によって、第2のエンジンの測定動作点に少なくとも部分的に基づいて第2のエンジンのトルク対燃料流量を特定する第2のモデルを生成することとを含む。方法はさらに、1つ以上の制御装置によって、第1のモデルおよび第2のモデルに少なくとも部分的に基づいて第1のエンジンおよび第2のエンジンの総燃料流量を低減する第1のエンジンおよび第2のエンジンのトルク配分を決定することを含む。方法はさらに、1つ以上の制御装置によって、トルク配分に少なくとも部分的に基づいて第1のエンジンおよび第2のエンジンのトルク出力を制御することを含む。
本開示のさらに別の例示的な態様は、トルクをシャフトに提供する複数のエンジンを有する航空機の制御システムに関する。制御システムは、1つ以上のプロセッサと、1つ以上のメモリ装置とを含む。制御システムはさらに、第1のエンジンに関連する1つ以上の動作パラメータの測定値を得るように構成された1つ以上の第1のセンサを含む。制御システムはさらに、第2のエンジンに関連する1つ以上の動作パラメータの測定値を得るように構成された1つ以上の第2のセンサを含む。1つ以上のメモリ装置は、1つ以上のプロセッサによって実施された際に1つ以上のプロセッサに動作を実行させるコンピュータ可読命令を記憶することができる。動作は、1つ以上の第1のセンサによって得られた1つ以上の動作パラメータの測定値に少なくとも部分的に基づいて第1のエンジンのトルク対燃料流量を特定する第1のモデルを生成することと、1つ以上の第2のセンサによって得られた1つ以上の動作パラメータの測定値に少なくとも部分的に基づいて第2のエンジンのトルク対燃料流量を特定する第2のモデルを生成することと、第1のモデルおよび第2のモデルに少なくとも部分的に基づいて第1のエンジンおよび第2のエンジンの総燃料流量を低減する第1のエンジンおよび第2のエンジンのトルク配分を決定することと、トルク配分に少なくとも部分的に基づいて第1のエンジンおよび第2のエンジンのトルク出力を制御することとを含む。
本開示のさらに別の例示的な態様は、航空機に関する。航空機は、第1のトルクを少なくとも1つのシャフトに提供するように構成された第1のエンジンと、第2のトルクを少なくとも1つのシャフトに提供するように構成された第2のエンジンとを含む。航空機はさらに、動作を実行するようにプログラムされた制御システムを含む。動作は、第1のエンジンの測定動作点に少なくとも部分的に基づいて第1のエンジンのトルク対燃料流量を特定する第1のモデルを生成することと、第2のエンジンの測定動作点に少なくとも部分的に基づいて第2のエンジンのトルク対燃料流量を特定する第2のモデルを生成することと、第1のモデルおよび第2のモデルに少なくとも部分的に基づいて第1のエンジンおよび第2のエンジンの総燃料流量を低減する第1のエンジンの第1のトルクおよび第2のエンジンの第2のトルクを決定することと、第1のトルクおよび第2のトルクに少なくとも部分的に基づいて第1のエンジンおよび第2のエンジンのトルク出力を制御することとを含む。
様々な実施形態のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照することによってよりよく理解されるであろう。添付の図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成するものであるが、本開示の実施形態を例示し、また説明とともに関連する原理を説明する働きをする。
以下、当業者を対象とする実施形態の詳細な説明を、本明細書において添付の図面を参照して説明する。
以下、本発明の実施形態についての参照が詳細に行われるが、その1つ以上の実施例が図面に示されている。各実施例は、本発明の限定ではなく本発明の説明として示している。実際には、本発明の範囲および精神から逸脱せずに、本発明において種々の修正および変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。たとえば、一実施形態の一部として例示しまたは説明した特徴は、別の実施形態で使用してさらに別の実施形態を生成することができる。したがって、本発明は、そのような修正および変更を添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内に属するものとして保護することを意図している。
本開示の例示的な態様は、マルチエンジンアプリケーションのエンジン間の向上したまたは最適なトルク配分を決定してマルチエンジンシステムの動作を改良することに関する。たとえば、トルク配分は、複数のエンジン間で決定することができ、マルチエンジンシステムの総燃料流量を低減する。いくつかの実施形態では、エンジンパラメータを監視し、個々のエンジンのリアルタイム性能に基づいてトルク対燃料流量を特定するモデルを適応させる。各エンジンの性能は、製造上の差異やそれらの使用にわたって蓄積された動作条件の違いにより異なる場合がある。適応させたモデルは、マルチエンジンシステムの総トルク出力を保持しつつ低減した総燃料流量を提供するトルク配分の決定に使用することができる。いくつかの実施形態では、エンジンの2次制御パラメータ(たとえば可変ジオメトリ位置およびブリード弁位置)を決定し、マルチエンジンシステムの燃料流量を低減することができる。
より具体的には、マルチエンジンシステムは、たとえば、ギヤボックスを介して少なくとも1つのシャフトに結合された複数のエンジンを含むことができる。各エンジンの関連する動作パラメータ(たとえばトルク出力、燃料流量、温度、圧力、速度など)の測定値は、センサ測定を介して得ることができ、各エンジンに固有のトルク対燃料流量(たとえば、トルク対燃料流量表現)を特定する経験モデルに基づいて個々に調整した物理特性の生成に使用することができる。トルク対燃料流量を特定する個別のモデルが生成されると、トルク配分アルゴリズムを使用してエンジンの総トルク出力を一定に維持しつつ、個々のモデルを使用して複数のエンジン間のトルク配分を決定して燃料流量を低減かつ/または最小化することができる。いくつかの実施形態では、トルク配分は、各エンジンによって提供されるトルクの量の違いを特定することができる。
いくつかの実施形態では、物理学ベースのエンジンモデル(たとえば、マルチパラメータの非線形エンジン表現)は、個々のエンジンのトルク対燃料流量表現の生成に使用することができる。エンジンモデルは、たとえば、トラッキングフィルタを使用して測定動作パラメータに基づいて調整することができる。トラッキングフィルタは、比例積分微分コントローラまたは拡張カルマンフィルタとして実装することができる。さらに、最適化(たとえば、性能追求制御処理)を個々のエンジンに実行して、各エンジンの2次制御パラメータ(たとえば、可変ジオメトリ位置、可変ブリード弁位置)を決定することで、燃料消費パターンを向上することができる。決定された2次制御パラメータに基づいて、エンジンモデルは、個々のエンジンのトルク対燃料流量特性の生成に使用することができる。トルク対燃料流量特性は、複数のエンジン間のトルク配分を決定するためにトルク配分アルゴリズムに提供することができる。
いくつかの実施形態では、グローバル最適化は、複数のエンジンのエンジンモデルに基づいて実行することができる。本実施形態では、マルチエンジンシステムの各エンジンのエンジンモデルは、トラッキングフィルタを使用して各エンジンの測定動作パラメータに基づいて調整することができる。グローバル性能追求制御処理は、複数の変数の各々の最適状態または改良した状態を決定するために実行することができる。この方法は、様々な非線形拘束の反復最適化方法を使用することができる。トルク配分は、複数の変数の1つとすることができ、一定の総トルクを維持しつつ燃料流量を低減するように最適化することができる。グローバル最適化はまた、複数のエンジンの各々について、可変ジオメトリ位置および可変ブリード弁位置などの様々な2次動作パラメータを決定することができる。
このようにして、本開示の例示的な態様は、要求されるトルク出力のニーズを満足しながらも全体的な燃料消費を低減するトルク配分によるマルチエンジンシステムを動作させる技術的効果を有することができる。加えて、本開示の例示的な態様によるシステムおよび方法は、マルチエンジンシステムの既存の制御アーキテクチャを使用して実装することができる。
図1は、たとえば航空機の一部を形成することができる例示的なマルチエンジンシステム100を示している。マルチエンジンシステム100は、第1のエンジン110と、第2のエンジン120とを含むことができる。いくつかの実施形態では、第1のエンジン110および第2のエンジン120各々は、ガスタービンエンジンとすることができる。ガスタービンエンジンは、互いに流れ連通して配置されたファンおよびコアを含むことができる。ガスタービンエンジンのコアは、直列空気流れ配列で、圧縮機セクションと、燃焼セクションと、タービンセクションと、排気セクションとを有する空気流路を含むことができる。圧縮機セクションは、空気を圧縮するために使用される1つ以上の圧縮機を含むことができる。圧縮空気は燃焼セクションに提供することができ、そこで空気は燃料と混合されて燃焼され、燃焼ガスを供給する。燃焼ガスは、1つ以上のタービンを介してガスタービンエンジンの圧縮機セクションおよびタービンセクションの動作を支持するために使用することができる。
本開示の例示的な態様を、例示および説明の目的のためにガスタービンエンジンを参照して説明する。当業者であれば、本明細書で提供される本開示を使用して、本開示の範囲から逸脱することなく他のタイプのエンジンを使用することができることを理解するであろう。さらに、図1は、2つのエンジン(たとえば、第1のエンジン110および第2のエンジン120)を有するマルチエンジンシステム100を示している。マルチエンジンシステム100は、本開示の範囲から逸脱することなく3つ以上のエンジンを有してもよい。
第1のエンジン110は、第1のトルクを第1のシャフト112に提供するように構成することができる。第2のエンジン120は、第2のトルクを第2のシャフト122に提供するように構成することができる。第1のシャフト112および第2のシャフト122は、ギヤボックス115を介して共通のシャフト130に結合することができる。このようにして、第1のエンジン110および第2のエンジン120は、第1のエンジン110によって第1のシャフト112に提供された第1のトルク、および第2のエンジン120によって第2のシャフト122に提供された第2のトルクの和である総トルクをシャフト130に提供することができる。ギヤボックスからの損失は、重要性に基づいて考慮され得る。
本開示の例示的な態様によれば、システム100はさらに、制御システム200を含むことができる。制御システム200は、1つ以上の制御装置を含むことができる。制御装置は、コンピューティングデバイス、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、コントローラ、制御モジュール、または他の適切な制御装置のような制御または処理ロジックを実装するように構成された任意の装置またはシステムを含むことができる。制御システム200は、本開示の例示的な実施形態によるシステム100の性能を改良する(たとえば、燃料流量を低減する)ために第1のエンジン110および第2のエンジン120のトルク配分を決定するように構成することができる。
図1の例では、制御システム200は、第1のエンジン110に関連するエンジンコントローラ210、および第2のエンジン120に関連するエンジンコントローラ220と連通するシステムレベルコントローラ205を含むことができる。システムコントローラ205は、たとえば、航空機に関連するコンピューティングシステムとすることができる。たとえば、システムコントローラ205は、飛行制御コンピューティングシステム、航空機ミッションコンピューティングシステム、航空電子工学システム、または他の適切なシステムとすることができる。第1のエンジンコントローラ210は、第1のエンジン110に関連する全自動デジタルエンジン制御装置(FADEC)システムとすることができる。第2のエンジンコントローラ220は、第2のエンジンに関連するFADEC制御システムとすることができる。
制御システム200は、第1のエンジン110および第2のエンジン120に関連する動作パラメータを測定するように構成された様々なセンサを含むことができる。センサは、他の制御動作のための所定位置にすでにあるセンサ、またはこの目的のために設置された追加のセンサを含むことができる。たとえば、制御システム200は、温度、圧力、燃料流量、速度などのような第1のエンジン110に関連する動作パラメータを測定するように構成されたセンサ212を含むことができる。制御システム200はさらに、第1のエンジン110のトルク出力を測定するように構成されたトルクセンサ214を含むことができる。制御システム200は、温度、圧力、燃料流量、速度などのような第2のエンジン120に関連する動作パラメータを測定するように構成されたセンサ222を含むことができる。制御システム200はさらに、第2のエンジン120のトルク出力を測定するように構成されたトルクセンサ224を含むことができる。
図2は、本開示の例示的な実施形態による例示的な制御装置230の詳細を示している。制御装置230は、たとえば、システムコントローラ205、エンジンコントローラ210もしくは220のいずれか、または他の適切な制御装置200とすることができる。
制御装置230は、1つ以上のプロセッサ232と、1つ以上のメモリ装置234とを含むことができる。1つ以上のプロセッサ232は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、集積回路、論理装置、または他の適切な処理装置などの任意の適切な処理装置を含むことができる。1つ以上のメモリ装置234は、これらに限定されないが、非一時的コンピュータ可読媒体、RAM、ROM、ハードドライブ、フラッシュドライブ、または他のメモリ装置を含む1つ以上のコンピュータ可読媒体を含むことができる。いくつかの実施形態では、1つ以上のプロセッサ232および1つ以上のメモリ装置234は、複数のシステム、装置、または場所に位置することができる。
1つ以上のメモリ装置234は、1つ以上のプロセッサ232によって実施することができるコンピュータ可読命令236を含む、1つ以上のプロセッサ232によってアクセス可能な情報を記憶することができる。命令236は、1つ以上のプロセッサ232によって実施された際に1つ以上のプロセッサ232に動作を実行させる任意の命令のセットとすることができる。命令236は、任意の適切なプログラミング言語で書かれたソフトウェアであってもよいし、ハードウェアに実装されてもよい。いくつかの実施形態では、命令236は、1つ以上のプロセッサ232によって実施され、図1に示すマルチエンジンシステム100のようなマルチエンジンシステムのトルク配分を決定する動作を1つ以上のプロセッサに実行させることができる。
メモリ装置234はさらに、プロセッサ232によってアクセス可能なデータ238を記憶することができる。データ238は、たとえば、本開示の例示的な実施形態に従って使用することができるモデル、トルク対燃料流量関係、エンジンモデル、測定動作パラメータ、および他のデータを含むことができる。
制御装置230は、1つ以上のエンジンに関連する動作パラメータを測定するように構成された1つ以上の他の制御装置またはセンサと通信する通信インターフェース235を含むことができる。通信インターフェース235は、遠隔装置と通信する任意の適切なインターフェースを含むことができ、任意の数の有線または無線リンクおよび/またはネットワークを含むことができる。通信は、任意の適切なプロトコルを使用して通信インターフェース235上で実行することが可能である。
本明細書で説明する技術は、コンピュータベースのシステムおよびアクションを実行させ、情報をコンピュータベースのシステムに送信するか、または情報をコンピュータベースのシステムから送信させる。当業者であれば、コンピュータベースのシステムの固有の柔軟性によって、構成要素間のタスクおよび機能性の多種多様の可能な構成、組み合わせ、および分割が可能になることを認識するであろう。たとえば、本明細書で説明する処理は、単一のコンピューティングデバイスまたは組み合わせて機能する複数のコンピューティングデバイスを使用して実装することができる。データベース、メモリ、命令、およびアプリケーションは、単一のシステムに実装させてもよいし、複数のシステムに分散させてもよい。分散させた構成要素は、順次的にまたは同時に動作することができる。
図3は、本開示の例示的な実施形態によるマルチエンジンシステムのトルク配分を決定する例示的な方法(300)を示している。方法(300)は、図1の制御システム200の制御装置の1つ以上のような、1つ以上の制御装置によって実装することができる。さらに、図3は、例示および説明の目的のために特定の順序で実行されるステップを示している。当業者であれば、本明細書で提供される本開示を使用して、本明細書に開示する方法の任意の様々なステップは、本開示の範囲から逸脱することなく様々な方法で適合、修正、再配置、省略、および/または拡張することができることを理解するであろう。
(302)では、方法は、第1のエンジンおよび第2のエンジンの測定動作点を得ることを含む。測定動作点は、測定燃料流量、測定温度、測定トルク、測定速度などの各エンジンの測定動作パラメータに基づき得る。測定動作パラメータは、第1のエンジンおよび第2のエンジンに関連する様々なセンサによって得ることができる。測定動作点は、様々なトルク動作点の測定燃料流量などの、様々な測定動作パラメータの組み合わせとすることができる。
いくつかの実施形態では、測定動作点は、センサが動作パラメータの測定を行っている際にリアルタイムでまたはほぼリアルタイムで得ることができる。いくつかの実施形態では、測定動作点は、たとえば、1つ以上のメモリ装置に記憶されている前回取得した動作点とすることができる。
(304)では、方法は、第1のエンジンの測定動作点に基づいて第1のエンジンのトルク対燃料流量特性を特定する第1のモデルを生成することを含むことができる。たとえば、第1のエンジンのエンジンタイプに関連するベースラインモデルは、第1のエンジンの測定動作点に基づいて修正または調節することができる。このようにして、モデルは、調整されて第1のエンジンの実際のトルク対燃料流量特性を表すことができる。
たとえば、図4は、本開示の例示的な実施形態に従って生成した、トルク対燃料流量を特定する例示的なモデルのグラフ図を示している。燃料流量は、水平軸に沿ってプロットされている。トルクは、垂直軸に沿ってプロットされている。曲線405は、トルク対燃料流量を特定するベースラインモデルを表す。曲線410は、本開示の例示的な実施形態に従って第1のエンジンの測定動作点に基づいて生成した調整モデルを表す。示されているように、曲線410は、ベースラインモデルに対する第1のエンジンの異なるトルク対燃料流量関係を特定する。
一実施形態では、第1のモデルは、たとえば、回帰型アルゴリズムおよび/または非線形モデルマッチング技術を使用して測定動作点に基づいて生成することができる。たとえば、第1のエンジンの測定された様々なトルク/燃料流量動作点は、回帰アルゴリズムを使用して分析され、第1のエンジンの第1のモデルを生成することができる。他の実施形態では、図5を参照して以下でより詳細に説明されるように、第1のエンジンのトルク対燃料流量特性を特定する第1のモデルは、第1のエンジンに関連するマルチパラメータの非線形物理学ベースのエンジンモデルから生成することができる。
図3の(306)では、方法は、第2のエンジンの測定動作点に基づいて第2のエンジンのトルク対燃料流量特性を特定する第2のモデルを生成することを含むことができる。たとえば、第2のエンジンのエンジンタイプに関連するベースラインモデルは、第2のエンジンの測定動作点に基づいて修正または調節することができる。このようにして、モデルは、調整されて第2のエンジンの実際のトルク対燃料流量特性を表すことができる。
図4を参照すると、曲線420は、本開示の例示的な実施形態に従って第2のエンジンの測定動作点に基づいて生成した例示的な調整モデルを表す。示されているように、曲線420は、ベースラインモデルおよび第1のエンジンに対する第2のエンジンの異なるトルク対燃料流量関係を特定する。
一実施形態では、第2のモデルは、たとえば、回帰型アルゴリズムおよび/または非線形モデルマッチング技術を使用して測定動作点に基づいて生成することができる。たとえば、第2のエンジンの測定された様々なトルク/燃料流量動作点は、回帰アルゴリズムを使用して分析され、第2のエンジンの第2のモデルを生成することができる。他の実施形態では、図5を参照して以下でより詳細に説明されるように、第2のエンジンのトルク対燃料流量特性を特定する第2のモデルは、第2のエンジンに関連するマルチパラメータの非線形物理学ベースのエンジンモデルから生成することができる。
図3の(308)を参照すると、方法は、第1のエンジンのトルク対燃料流量を特定する第1のモデル、および第2のエンジンのトルク対燃料流量を特定する第2のモデルを使用して第1のエンジンおよび第2のエンジンのトルク配分を決定することを含むことができる。トルク配分は、第1のエンジンによって提供されるトルクの量、および第2のエンジンによって提供されるトルクの量を示すデータを含み得る。トルク配分は、比率、割合などのような任意の適切な方法で特定することができる。
一実施形態では、トルク配分は、最小燃料流量を提供する第1のエンジンと燃料流量との間の最適なトルク配分を見つけることができる最適化を使用して決定することができる。本明細書で使用する場合、用語「最適状態」または「最適な」の使用は、最適状態または最適解の20%以内を意味する。用語「最小」の使用は、最小解の20%以内を意味する。用語「最大」の使用は、最大解の20%以内を意味する。いくつかの実施形態では、トルク配分は、システムの最小総燃料流量となる所望の総トルク出力を提供するトルク配分を特定することによって決定される。
たとえば、一実施形態では、第1のエンジンによって提供される第1のトルクT1、および第2のエンジンによって提供される第2のトルクT2を特定するトルク配分は、T1+T2=TTOTという制約があるWF1+WF2を最小化するように決定することができる。TTOTは、システムの所望の総出力トルクである。第1のトルクT1を提供する場合、WF1は第1のエンジンの燃料流量である。第2のトルクT2を提供する場合、WF2は第2のエンジンの燃料流量である。
図4を参照すると、本開示の例示的な態様に従って決定される最適なトルク配分の一例は、第1のエンジンのTON-1と、第2のエンジンのTON-2とを含むことができる。第1のモデルに対応する曲線410上の点412は、燃料流量WFON-1がトルクTON-1に対応することを示している。第2のモデルに対応する曲線420上の点422は、燃料流量WFON-2がトルクTON-2に対応することを示し、したがって総燃料流量はWFON-1+WFON-2となる。
第1のエンジンおよび第2のエンジンを等しいトルクTOFFで動作させると、曲線410上の点414から第1のエンジンの燃料流量WFOFF-1、および曲線420上の点424から第2のエンジンのWFOFF-2が得られる。TOFFは、TON-1+TON-2と等しくなり得る。示されているように、WFON-1+WFON-2は、WFOFF-1+WFOFF-2より小さい。したがって、第1のエンジンのトルク配分TON-1および第2のエンジンのTON-2に従う動作は、マルチエンジンシステムの総燃料流量を低減する。
(310)では、方法は、トルク配分に少なくとも部分的に基づいて第1のエンジンおよび第2のエンジンを制御することを含むことができる。たとえば、各エンジンに関連するエンジンコントローラにコマンド信号を送信する、またはエンジンコントローラによってコマンド信号を生成させることで、エンジンの動作を制御して決定されたトルク配分によって特定されたトルク出力を提供することができる。
図5は、本開示の例示的な実施形態に従って、第1のエンジンおよび第2のエンジンの複雑なマルチパラメータの非線形エンジンモデルを使用してトルク配分を決定することに関連する制御方式を示している。第1のエンジンモデル510は、第1のエンジンのパラメータの評価に使用することができる。第2のエンジンモデル520は、第2のエンジンのパラメータの評価に使用することができる。
第1のエンジンモデル510および第2のエンジンモデル520の各々は、シャフトトルク、ロータ速度、温度、および圧力などのエンジンに関連する検知したパラメータ、ならびに推力、空気流量、失速マージン、およびタービン入口温度のなどの計算したパラメータを評価するために使用される複雑なマルチパラメータモデルとすることができる。計算したパラメータは、たとえば、これらに限定されないが、エンジンモデルに入力された環境条件、出力設定パラメータ、および第2の制御パラメータ(たとえば、可変ジオメトリ位置、可変ブリード弁位置など)に基づいている。いくつかの実施形態では、エンジンモデル510および520は、物理学ベースの空気熱力学モデルとすることができる。
図5に示すように、第1のエンジンモデル510は、第1のトラッキングフィルタ512とデータを交換することができる。第1のトラッキングフィルタ512は、第1のエンジンに関連する1つ以上の測定動作パラメータを示す信号514を受信することができ、測定動作パラメータと第1のエンジンモデル510によって評価された動作パラメータの違いを比較するように構成され得る。第1のトラッキングフィルタ512は、第1のエンジンモデル510のパラメータを調節または調整し、測定動作パラメータと第1のエンジンモデル510によって決定される動作パラメータ値を一致させるように構成され得る。このようにして、トラッキングフィルタ512によって第1のエンジンモデル510は、構成要素の摩耗、構成要素の効率、および/または構成要素の障害における変化に関わらず、連続的かつ正確に第1のエンジンを表すことができる。
同様に、第2のエンジンモデル520は、第2のトラッキングフィルタ522とデータを交換することができる。第2のトラッキングフィルタ522は、第2のエンジンに関連する1つ以上の測定動作パラメータを示す信号524を受信することができ、測定動作パラメータと第2のエンジンモデル520によって評価された動作パラメータの違いを比較するように構成され得る。第2のトラッキングフィルタ522は、第2のエンジンモデル520のパラメータを調節または調整し、測定動作パラメータと第2のエンジンモデル520によって決定される動作パラメータ値を一致させるように構成され得る。このようにして、トラッキングフィルタ522によって第2のエンジンモデル520は、構成要素の摩耗、構成要素の効率、および/または構成要素の障害における変化に関わらず、連続的かつ正確に第2のエンジンを表すことができる。
第1のエンジンモデル510は、第1のエンジンのトルク対燃料流量を特定する第1のモデル515を生成するために使用することができる。たとえば、第1のエンジンモデル510は、第1のエンジンの様々なトリム条件および他の動作点に基づいて評価することができ、トルク対燃料流量を特定する第1のモデル515を生成する。同様に、第2のエンジンモデル520は、第2のエンジンのトルク対燃料流量を特定する第2のモデル525を生成するために使用することができる。たとえば、第2のエンジンモデル520は、第2のエンジンの様々なトリム条件および他の動作点に基づいて評価することができ、トルク対燃料流量を特定する第2のモデル525を生成する。
図5に示すように、第1のモデル515および第2のモデル525は、トルク配分アルゴリズム530に提供され得る。トルク配分アルゴリズム530は、第1のモデル515および第2のモデル525に少なくとも部分的に基づいて燃料流量を低減する第1のエンジンおよび第2のエンジンのトルク配分を決定することができる。たとえば、トルク配分アルゴリズム530は、図4を参照して説明したように第1のモデル515および第2のモデル525に基づいて、第1のエンジンと第2のエンジンとの間のトルク配分を決定することができる。
本開示の例示的な実施形態によれば、1つ以上の性能追求制御処理は、第1のエンジンおよび第2のエンジンの各々に独立して実行することができ、個々のエンジンの動作の様々な2次制御パラメータを決定する。いくつかの実施形態では、性能追求制御処理は、可変ジオメトリ位置(たとえば、入口案内ベーン位置、可変ステータベーン位置など)および可変ブリード弁位置などの1つ以上の2次制御パラメータの動作点を反復的に変化させ、エンジンの動作の燃料流量または他のコストパラメータを低減する第1のエンジンの動作点を決定することができる。たとえば、性能追求制御処理は、エンジンの動作点を調節することができ、調節した動作点が改良された燃料流量を提供するかどうかを判定する。提供できる場合、性能追求制御は、調節した動作点に基づいてエンジンの動作を特定することができる。この処理は、最適状態またはほぼ最適な動作点がエンジンに対して決定されるまで反復的に実行され得る。
図5に示すように、第1の性能追求制御処理542は、第1のエンジンの最適な2次制御パラメータを決定するために実行することができる。最適な2次制御パラメータは、たとえば、入口案内ベーン位置、可変ステータベーン位置、可変ブリード弁位置などを含むことができる。性能追求制御処理542によって決定された2次制御パラメータは、第1のエンジンモデル510に提供され得る。第1のエンジンモデル510は次に、2次制御パラメータに基づいて第1のエンジンのトルク対燃料流量を特定する第1のモデル515を生成することができる。
同様に、第2の性能追求制御処理544は、第2のエンジンの最適な2次制御パラメータを決定するために実行することができる。最適な2次制御パラメータは、たとえば、入口案内ベーン位置、可変ステータベーン位置、可変ブリード弁位置などを含むことができる。第2の性能追求制御処理544によって決定された2次制御パラメータは、第2のエンジンモデル520に提供され得る。第2のエンジンモデル520は次に、2次制御パラメータに基づいて第2のエンジンのトルク対燃料流量を特定する第2のモデル525を生成することができる。
いくつかの実施形態では、グローバル性能追求制御処理が、第1のエンジンと第2のエンジンとの間のトルク配分を決定するためにマルチエンジンシステムに実行することができる。トルク配分は、グローバル性能追求制御処理によって実装される最適化変数の1つとされ得る。たとえば、グローバル性能追求制御処理は、第1のエンジンの1つ以上の2次制御パラメータ、および第2のエンジンの1つ以上の2次制御パラメータなどのトルク配分ならびに他の変数を調節し、要求される総トルクをシステムに提供すると同時に燃料流量を低減するトルク配分を決定することができる。
様々な実施形態の特定の特徴を、一部の図面上で示して他では示さない場合があるが、これは単に便宜上である。本開示の原理によれば、図面の任意の特徴を、他の任意の図面の任意の特徴と組み合わせて参照かつ/または特許請求することができる。
本明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本発明を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイスまたはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を含む場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にある。
[実施態様1]
少なくとも1つのシャフト(112,122)に結合された第1のエンジン(110)および第2のエンジン(120)を有するマルチエンジンシステム(100)のトルク配分を決定する方法(300)であって、
1つ以上の制御装置(230)によって、前記第1のエンジン(110)の測定動作点に少なくとも部分的に基づいて第1のエンジン(110)のトルク対燃料流量を特定する第1のモデル(515)を生成することと、
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第2のエンジン(120)の測定動作点に少なくとも部分的に基づいて第2のエンジン(120)のトルク対燃料流量を特定する第2のモデル(525)を生成することと、
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第1のモデル(515)および前記第2のモデル(525)に少なくとも部分的に基づいて前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)の総燃料流量を低減する前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)のトルク配分を決定することと、
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記トルク配分に少なくとも部分的に基づいて前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)のトルク出力を制御することと、を含む方法(300)。
[実施態様2]
前記トルク配分が、前記第1のモデル(515)および前記第2のモデル(525)を使用して決定され、総トルク出力を前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)に提供する実施態様1に記載の方法(300)。
[実施態様3]
前記第1のモデル(515)が、第1のエンジンモデル(510)から少なくとも部分的に基づいて生成され、前記第2のモデル(525)が、第2のエンジンモデル(520)から少なくとも部分的に基づいて生成され、前記第1のエンジンモデル(510)および前記第2のエンジンモデル(520)各々が、マルチパラメータの物理学ベースのエンジンモデルを含む実施態様1に記載の方法(300)。
[実施態様4]
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第1のモデル(515)を生成することが、
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第1のエンジン(110)の前記1つ以上の測定動作点に少なくとも部分的に基づいて第1のトラッキングフィルタ(512)を使用して前記第1のエンジンモデル(510)を調整し、第1の調整エンジンモデルを生成することと、
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第1の調整エンジンモデルから少なくとも部分的に基づいてトルク対燃料流量を特定する前記第1のモデル(515)を生成することと、を含む実施態様3に記載の方法(300)。
[実施態様5]
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第2のモデル(525)を生成することが、
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第2のエンジン(120)の前記1つ以上の測定動作点に少なくとも部分的に基づいて第2のトラッキングフィルタ(522)を使用して前記第2のエンジンモデル(520)を調整し、第2の調整エンジンモデルを生成することと、
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第2の調整エンジンモデルから少なくとも部分的に基づいてトルク対燃料流量を特定する前記第2のモデル(525)を生成することと、を含む実施態様4に記載の方法(300)。
[実施態様6]
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第1のモデル(515)を生成することが、前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第1のエンジン(110)の1つ以上の2次制御動作パラメータを決定することをさらに含み、前記第1のモデル(515)が、前記1つ以上の2次制御動作パラメータに少なくとも部分的に基づいて前記第1のエンジンモデル(510)から決定される実施態様5に記載の方法(300)。
[実施態様7]
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第2のモデル(525)を生成することが、前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第2のエンジン(120)の1つ以上の2次制御動作パラメータを決定することをさらに含み、前記第2のモデル(525)が、前記1つ以上の2次制御動作パラメータに少なくとも部分的に基づいて前記第2のエンジンモデル(520)から決定される実施態様6に記載の方法(300)。
[実施態様8]
前記第1のエンジン(110)の前記1つ以上の2次制御動作パラメータが、前記第1のエンジン(110)の可変ジオメトリ位置または前記第1のエンジン(110)の可変ブリード弁位置の1つ以上を含む実施態様6に記載の方法(300)。
[実施態様9]
前記第2のエンジン(120)の前記1つ以上の2次制御動作パラメータが、前記第2のエンジン(120)の可変ジオメトリ位置または前記第2のエンジン(120)の可変ブリード弁位置の1つ以上を含む実施態様7に記載の方法(300)。
[実施態様10]
前記第1のエンジン(110)の前記1つ以上の2次制御動作パラメータが、第1の性能追求制御処理(542)を使用して決定される実施態様7に記載の方法(300)。
[実施態様11]
前記第2のエンジン(120)の前記1つ以上の2次制御動作パラメータが、第2の性能追求制御処理(544)を使用して決定される実施態様10に記載の方法(300)。
[実施態様12]
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第1のモデル(515)および前記第2のモデル(525)に少なくとも部分的に基づいて前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)の総燃料流量を低減する前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)のトルク配分を決定することが、前記1つ以上の制御装置(230)によって、最適化パラメータとして前記トルク配分を有するグローバル性能追求制御処理を使用して前記トルク配分を決定することを含む実施態様1に記載の方法(300)。
[実施態様13]
前記グローバル性能追求制御処理が、前記第1のエンジン(110)の1つ以上の2次制御パラメータおよび前記第2のエンジン(120)の1つ以上の2次制御パラメータに少なくとも部分的に基づいている実施態様12に記載の方法(300)。
[実施態様14]
トルクをシャフト(112,122)に提供する複数のエンジンを有する航空機の制御システム(200)であって、
1つ以上のプロセッサ(232)と、
1つ以上のメモリ装置(234)と、
第1のエンジン(110)に関連する1つ以上の動作パラメータの測定値を得るように構成された1つ以上の第1のセンサ(212)と、
第2のエンジン(120)に関連する1つ以上の動作パラメータの測定値を得るように構成された1つ以上の第2のセンサ(222)と、を含み、
前記1つ以上のメモリ装置(234)は、前記1つ以上のプロセッサ(232)によって実施された際に前記1つ以上のプロセッサ(232)に動作を実行させるコンピュータ可読命令(236)を記憶し、前記動作は、
前記1つ以上の第1のセンサ(212)によって得られた1つ以上の動作パラメータの前記測定値に少なくとも部分的に基づいて第1のエンジン(110)のトルク対燃料流量を特定する第1のモデル(515)を生成することと、
前記1つ以上の第2のセンサ(222)によって得られた1つ以上の動作パラメータの前記測定値に少なくとも部分的に基づいて第2のエンジン(120)のトルク対燃料流量を特定する第2のモデル(525)を生成することと、
前記第1のモデル(515)および前記第2のモデル(525)に少なくとも部分的に基づいて前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)の総燃料流量を低減する前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)のトルク配分を決定することと、
前記トルク配分に少なくとも部分的に基づいて前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)のトルク出力を制御することと、を含む制御システム(200)。
[実施態様15]
前記第1のモデル(515)が、第1のエンジンモデル(510)から少なくとも部分的に基づいて生成され、前記第2のモデル(525)が、第2のエンジンモデル(520)から少なくとも部分的に基づいて生成され、前記第1のエンジンモデル(510)および前記第2のエンジンモデル(520)各々が、マルチパラメータの非線形エンジン表現を含む実施態様14に記載の制御システム(200)。
[実施態様16]
前記第1のモデル(515)を生成する前記動作が、前記1つ以上の第1のセンサ(212)によって得られた1つ以上の動作パラメータの前記測定値に少なくとも部分的に基づいて第1のトラッキングフィルタ(512)を使用して前記第1のエンジンモデル(510)を調整し、第1の調整エンジンモデルを生成することと、前記第1の調整エンジンモデルからトルク対燃料流量を特定する前記第1のモデル(515)を生成することとを含み、
前記第2のモデル(525)を生成する前記動作が、前記1つ以上の第2のセンサ(222)によって得られた1つ以上の動作パラメータの前記測定値に少なくとも部分的に基づいて第2のトラッキングフィルタ(522)を使用して前記第2のエンジンモデル(520)を調整し、第2の調整エンジンモデルを生成することと、前記第2の調整エンジンモデルからトルク対燃料流量を特定する前記第2のモデル(525)を生成することと、を含む実施態様14に記載の制御システム(200)。
[実施態様17]
前記第1のモデル(515)を生成する前記動作が、第1の性能追求制御処理(542)を使用して前記第1のエンジン(110)の1つ以上の2次制御動作パラメータを決定することをさらに含み、前記第1のモデル(515)が、前記1つ以上の2次制御動作パラメータに少なくとも部分的に基づいて前記第1のエンジンモデル(510)から決定され、
前記第2のモデル(525)を生成する前記動作が、前記第2のエンジン(120)の1つ以上の2次制御動作パラメータを決定することをさらに含み、前記第2のモデル(525)が、前記1つ以上の2次制御動作パラメータに少なくとも部分的に基づいて前記第2のエンジンモデル(520)から決定される実施態様16に記載の制御システム(200)。
[実施態様18]
前記第1のモデル(515)および前記第2のモデル(525)に少なくとも部分的に基づいて前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)の総燃料流量を低減する前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)のトルク配分を決定する前記動作が、最適化パラメータとして前記トルク配分を有するグローバル性能追求制御処理を使用して前記トルク配分を決定することを含む実施態様14に記載の制御システム(200)。
[実施態様19]
第1のトルクを少なくとも1つのシャフト(112,122)に提供するように構成された第1のエンジン(110)と、
第2のトルクを前記少なくとも1つのシャフト(112,122)に提供するように構成された第2のエンジン(120)と、
動作を実行するようにプログラムされた制御システム(200)と、を含み、前記動作は、
前記第1のエンジン(110)の測定動作点に少なくとも部分的に基づいて第1のエンジン(110)のトルク対燃料流量を特定する第1のモデル(515)を生成することと、
前記第2のエンジン(120)の測定動作点に少なくとも部分的に基づいて第2のエンジン(120)のトルク対燃料流量を特定する第2のモデル(525)を生成することと、
前記第1のモデル(515)および前記第2のモデル(525)に少なくとも部分的に基づいて前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)の総燃料流量を低減する前記第1のエンジン(110)の前記第1のトルクおよび前記第2のエンジン(120)の前記第2のトルクを決定することと、
前記第1のトルクおよび前記第2のトルクに少なくとも部分的に基づいて前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)のトルク出力を制御することと、を含む航空機。
[実施態様20]
前記第1のモデル(515)および前記第2のモデル(525)が、回帰型または非線形モデリングを使用して決定される実施態様19に記載の航空機。
[実施態様1]
少なくとも1つのシャフト(112,122)に結合された第1のエンジン(110)および第2のエンジン(120)を有するマルチエンジンシステム(100)のトルク配分を決定する方法(300)であって、
1つ以上の制御装置(230)によって、前記第1のエンジン(110)の測定動作点に少なくとも部分的に基づいて第1のエンジン(110)のトルク対燃料流量を特定する第1のモデル(515)を生成することと、
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第2のエンジン(120)の測定動作点に少なくとも部分的に基づいて第2のエンジン(120)のトルク対燃料流量を特定する第2のモデル(525)を生成することと、
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第1のモデル(515)および前記第2のモデル(525)に少なくとも部分的に基づいて前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)の総燃料流量を低減する前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)のトルク配分を決定することと、
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記トルク配分に少なくとも部分的に基づいて前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)のトルク出力を制御することと、を含む方法(300)。
[実施態様2]
前記トルク配分が、前記第1のモデル(515)および前記第2のモデル(525)を使用して決定され、総トルク出力を前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)に提供する実施態様1に記載の方法(300)。
[実施態様3]
前記第1のモデル(515)が、第1のエンジンモデル(510)から少なくとも部分的に基づいて生成され、前記第2のモデル(525)が、第2のエンジンモデル(520)から少なくとも部分的に基づいて生成され、前記第1のエンジンモデル(510)および前記第2のエンジンモデル(520)各々が、マルチパラメータの物理学ベースのエンジンモデルを含む実施態様1に記載の方法(300)。
[実施態様4]
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第1のモデル(515)を生成することが、
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第1のエンジン(110)の前記1つ以上の測定動作点に少なくとも部分的に基づいて第1のトラッキングフィルタ(512)を使用して前記第1のエンジンモデル(510)を調整し、第1の調整エンジンモデルを生成することと、
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第1の調整エンジンモデルから少なくとも部分的に基づいてトルク対燃料流量を特定する前記第1のモデル(515)を生成することと、を含む実施態様3に記載の方法(300)。
[実施態様5]
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第2のモデル(525)を生成することが、
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第2のエンジン(120)の前記1つ以上の測定動作点に少なくとも部分的に基づいて第2のトラッキングフィルタ(522)を使用して前記第2のエンジンモデル(520)を調整し、第2の調整エンジンモデルを生成することと、
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第2の調整エンジンモデルから少なくとも部分的に基づいてトルク対燃料流量を特定する前記第2のモデル(525)を生成することと、を含む実施態様4に記載の方法(300)。
[実施態様6]
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第1のモデル(515)を生成することが、前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第1のエンジン(110)の1つ以上の2次制御動作パラメータを決定することをさらに含み、前記第1のモデル(515)が、前記1つ以上の2次制御動作パラメータに少なくとも部分的に基づいて前記第1のエンジンモデル(510)から決定される実施態様5に記載の方法(300)。
[実施態様7]
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第2のモデル(525)を生成することが、前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第2のエンジン(120)の1つ以上の2次制御動作パラメータを決定することをさらに含み、前記第2のモデル(525)が、前記1つ以上の2次制御動作パラメータに少なくとも部分的に基づいて前記第2のエンジンモデル(520)から決定される実施態様6に記載の方法(300)。
[実施態様8]
前記第1のエンジン(110)の前記1つ以上の2次制御動作パラメータが、前記第1のエンジン(110)の可変ジオメトリ位置または前記第1のエンジン(110)の可変ブリード弁位置の1つ以上を含む実施態様6に記載の方法(300)。
[実施態様9]
前記第2のエンジン(120)の前記1つ以上の2次制御動作パラメータが、前記第2のエンジン(120)の可変ジオメトリ位置または前記第2のエンジン(120)の可変ブリード弁位置の1つ以上を含む実施態様7に記載の方法(300)。
[実施態様10]
前記第1のエンジン(110)の前記1つ以上の2次制御動作パラメータが、第1の性能追求制御処理(542)を使用して決定される実施態様7に記載の方法(300)。
[実施態様11]
前記第2のエンジン(120)の前記1つ以上の2次制御動作パラメータが、第2の性能追求制御処理(544)を使用して決定される実施態様10に記載の方法(300)。
[実施態様12]
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第1のモデル(515)および前記第2のモデル(525)に少なくとも部分的に基づいて前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)の総燃料流量を低減する前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)のトルク配分を決定することが、前記1つ以上の制御装置(230)によって、最適化パラメータとして前記トルク配分を有するグローバル性能追求制御処理を使用して前記トルク配分を決定することを含む実施態様1に記載の方法(300)。
[実施態様13]
前記グローバル性能追求制御処理が、前記第1のエンジン(110)の1つ以上の2次制御パラメータおよび前記第2のエンジン(120)の1つ以上の2次制御パラメータに少なくとも部分的に基づいている実施態様12に記載の方法(300)。
[実施態様14]
トルクをシャフト(112,122)に提供する複数のエンジンを有する航空機の制御システム(200)であって、
1つ以上のプロセッサ(232)と、
1つ以上のメモリ装置(234)と、
第1のエンジン(110)に関連する1つ以上の動作パラメータの測定値を得るように構成された1つ以上の第1のセンサ(212)と、
第2のエンジン(120)に関連する1つ以上の動作パラメータの測定値を得るように構成された1つ以上の第2のセンサ(222)と、を含み、
前記1つ以上のメモリ装置(234)は、前記1つ以上のプロセッサ(232)によって実施された際に前記1つ以上のプロセッサ(232)に動作を実行させるコンピュータ可読命令(236)を記憶し、前記動作は、
前記1つ以上の第1のセンサ(212)によって得られた1つ以上の動作パラメータの前記測定値に少なくとも部分的に基づいて第1のエンジン(110)のトルク対燃料流量を特定する第1のモデル(515)を生成することと、
前記1つ以上の第2のセンサ(222)によって得られた1つ以上の動作パラメータの前記測定値に少なくとも部分的に基づいて第2のエンジン(120)のトルク対燃料流量を特定する第2のモデル(525)を生成することと、
前記第1のモデル(515)および前記第2のモデル(525)に少なくとも部分的に基づいて前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)の総燃料流量を低減する前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)のトルク配分を決定することと、
前記トルク配分に少なくとも部分的に基づいて前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)のトルク出力を制御することと、を含む制御システム(200)。
[実施態様15]
前記第1のモデル(515)が、第1のエンジンモデル(510)から少なくとも部分的に基づいて生成され、前記第2のモデル(525)が、第2のエンジンモデル(520)から少なくとも部分的に基づいて生成され、前記第1のエンジンモデル(510)および前記第2のエンジンモデル(520)各々が、マルチパラメータの非線形エンジン表現を含む実施態様14に記載の制御システム(200)。
[実施態様16]
前記第1のモデル(515)を生成する前記動作が、前記1つ以上の第1のセンサ(212)によって得られた1つ以上の動作パラメータの前記測定値に少なくとも部分的に基づいて第1のトラッキングフィルタ(512)を使用して前記第1のエンジンモデル(510)を調整し、第1の調整エンジンモデルを生成することと、前記第1の調整エンジンモデルからトルク対燃料流量を特定する前記第1のモデル(515)を生成することとを含み、
前記第2のモデル(525)を生成する前記動作が、前記1つ以上の第2のセンサ(222)によって得られた1つ以上の動作パラメータの前記測定値に少なくとも部分的に基づいて第2のトラッキングフィルタ(522)を使用して前記第2のエンジンモデル(520)を調整し、第2の調整エンジンモデルを生成することと、前記第2の調整エンジンモデルからトルク対燃料流量を特定する前記第2のモデル(525)を生成することと、を含む実施態様14に記載の制御システム(200)。
[実施態様17]
前記第1のモデル(515)を生成する前記動作が、第1の性能追求制御処理(542)を使用して前記第1のエンジン(110)の1つ以上の2次制御動作パラメータを決定することをさらに含み、前記第1のモデル(515)が、前記1つ以上の2次制御動作パラメータに少なくとも部分的に基づいて前記第1のエンジンモデル(510)から決定され、
前記第2のモデル(525)を生成する前記動作が、前記第2のエンジン(120)の1つ以上の2次制御動作パラメータを決定することをさらに含み、前記第2のモデル(525)が、前記1つ以上の2次制御動作パラメータに少なくとも部分的に基づいて前記第2のエンジンモデル(520)から決定される実施態様16に記載の制御システム(200)。
[実施態様18]
前記第1のモデル(515)および前記第2のモデル(525)に少なくとも部分的に基づいて前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)の総燃料流量を低減する前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)のトルク配分を決定する前記動作が、最適化パラメータとして前記トルク配分を有するグローバル性能追求制御処理を使用して前記トルク配分を決定することを含む実施態様14に記載の制御システム(200)。
[実施態様19]
第1のトルクを少なくとも1つのシャフト(112,122)に提供するように構成された第1のエンジン(110)と、
第2のトルクを前記少なくとも1つのシャフト(112,122)に提供するように構成された第2のエンジン(120)と、
動作を実行するようにプログラムされた制御システム(200)と、を含み、前記動作は、
前記第1のエンジン(110)の測定動作点に少なくとも部分的に基づいて第1のエンジン(110)のトルク対燃料流量を特定する第1のモデル(515)を生成することと、
前記第2のエンジン(120)の測定動作点に少なくとも部分的に基づいて第2のエンジン(120)のトルク対燃料流量を特定する第2のモデル(525)を生成することと、
前記第1のモデル(515)および前記第2のモデル(525)に少なくとも部分的に基づいて前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)の総燃料流量を低減する前記第1のエンジン(110)の前記第1のトルクおよび前記第2のエンジン(120)の前記第2のトルクを決定することと、
前記第1のトルクおよび前記第2のトルクに少なくとも部分的に基づいて前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)のトルク出力を制御することと、を含む航空機。
[実施態様20]
前記第1のモデル(515)および前記第2のモデル(525)が、回帰型または非線形モデリングを使用して決定される実施態様19に記載の航空機。
100 マルチエンジンシステム
110 第1のエンジン
112 第1のシャフト
115 ギヤボックス
120 第2のエンジン
122 第2のシャフト
130 シャフト
200 制御システム、制御装置
205 システムレベルコントローラ
210 第1のエンジンコントローラ
212 センサ
214 トルクセンサ
220 第2のエンジンコントローラ
222 センサ
224 トルクセンサ
230 制御装置
232 プロセッサ(単数または複数)
234 メモリ装置(単数または複数)
235 通信インターフェース
236 コンピュータ可読命令
238 データ
300 方法
302 方法ステップ
304 方法ステップ
306 方法ステップ
308 方法ステップ
310 方法ステップ
405 曲線
410 曲線
412 点
414 点
420 曲線
422 点
424 点
510 第1のエンジンモデル
512 第1のトラッキングフィルタ
514 信号
515 第1のモデル
520 第2のエンジンモデル
522 第2のトラッキングフィルタ
524 信号
525 第2のモデル
530 トルク配分アルゴリズム
542 第1の性能追求制御処理
544 第2の性能追求制御処理
110 第1のエンジン
112 第1のシャフト
115 ギヤボックス
120 第2のエンジン
122 第2のシャフト
130 シャフト
200 制御システム、制御装置
205 システムレベルコントローラ
210 第1のエンジンコントローラ
212 センサ
214 トルクセンサ
220 第2のエンジンコントローラ
222 センサ
224 トルクセンサ
230 制御装置
232 プロセッサ(単数または複数)
234 メモリ装置(単数または複数)
235 通信インターフェース
236 コンピュータ可読命令
238 データ
300 方法
302 方法ステップ
304 方法ステップ
306 方法ステップ
308 方法ステップ
310 方法ステップ
405 曲線
410 曲線
412 点
414 点
420 曲線
422 点
424 点
510 第1のエンジンモデル
512 第1のトラッキングフィルタ
514 信号
515 第1のモデル
520 第2のエンジンモデル
522 第2のトラッキングフィルタ
524 信号
525 第2のモデル
530 トルク配分アルゴリズム
542 第1の性能追求制御処理
544 第2の性能追求制御処理
Claims (15)
- 少なくとも1つのシャフト(112,122)に結合された第1のエンジン(110)および第2のエンジン(120)を有するマルチエンジンシステム(100)のトルク配分を決定する方法(300)であって、
1つ以上の制御装置(230)によって、前記第1のエンジン(110)の測定動作点に少なくとも部分的に基づいて第1のエンジン(110)のトルク対燃料流量を特定する第1のモデル(515)を生成することと、
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第2のエンジン(120)の測定動作点に少なくとも部分的に基づいて第2のエンジン(120)のトルク対燃料流量を特定する第2のモデル(525)を生成することと、
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第1のモデル(515)および前記第2のモデル(525)に少なくとも部分的に基づいて前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)の総燃料流量を低減する前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)のトルク配分を決定することと、
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記トルク配分に少なくとも部分的に基づいて前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)のトルク出力を制御することと、を含む方法(300)。 - 前記トルク配分が、前記第1のモデル(515)および前記第2のモデル(525)を使用して決定され、総トルク出力を前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)に提供する請求項1に記載の方法(300)。
- 前記第1のモデル(515)が、第1のエンジンモデル(510)から少なくとも部分的に基づいて生成され、前記第2のモデル(525)が、第2のエンジンモデル(520)から少なくとも部分的に基づいて生成され、前記第1のエンジンモデル(510)および前記第2のエンジンモデル(520)各々が、マルチパラメータの物理学ベースのエンジンモデルを含む請求項1に記載の方法(300)。
- 前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第1のモデル(515)を生成することが、
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第1のエンジン(110)の前記1つ以上の測定動作点に少なくとも部分的に基づいて第1のトラッキングフィルタ(512)を使用して前記第1のエンジンモデル(510)を調整し、第1の調整エンジンモデルを生成することと、
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第1の調整エンジンモデルから少なくとも部分的に基づいてトルク対燃料流量を特定する前記第1のモデル(515)を生成することと、を含む請求項3に記載の方法(300)。 - 前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第2のモデル(525)を生成することが、
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第2のエンジン(120)の前記1つ以上の測定動作点に少なくとも部分的に基づいて第2のトラッキングフィルタ(522)を使用して前記第2のエンジンモデル(520)を調整し、第2の調整エンジンモデルを生成することと、
前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第2の調整エンジンモデルから少なくとも部分的に基づいてトルク対燃料流量を特定する前記第2のモデル(525)を生成することと、を含む請求項4に記載の方法(300)。 - 前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第1のモデル(515)を生成することが、前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第1のエンジン(110)の1つ以上の2次制御動作パラメータを決定することをさらに含み、前記第1のモデル(515)が、前記1つ以上の2次制御動作パラメータに少なくとも部分的に基づいて前記第1のエンジンモデル(510)から決定される請求項5に記載の方法(300)。
- 前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第2のモデル(525)を生成することが、前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第2のエンジン(120)の1つ以上の2次制御動作パラメータを決定することをさらに含み、前記第2のモデル(525)が、前記1つ以上の2次制御動作パラメータに少なくとも部分的に基づいて前記第2のエンジンモデル(520)から決定される請求項6に記載の方法(300)。
- 前記第1のエンジン(110)の前記1つ以上の2次制御動作パラメータが、前記第1のエンジン(110)の可変ジオメトリ位置または前記第1のエンジン(110)の可変ブリード弁位置の1つ以上を含む請求項6に記載の方法(300)。
- 前記第2のエンジン(120)の前記1つ以上の2次制御動作パラメータが、前記第2のエンジン(120)の可変ジオメトリ位置または前記第2のエンジン(120)の可変ブリード弁位置の1つ以上を含む請求項7に記載の方法(300)。
- 前記第1のエンジン(110)の前記1つ以上の2次制御動作パラメータが、第1の性能追求制御処理(542)を使用して決定される請求項7に記載の方法(300)。
- 前記第2のエンジン(120)の前記1つ以上の2次制御動作パラメータが、第2の性能追求制御処理(544)を使用して決定される請求項10に記載の方法(300)。
- 前記1つ以上の制御装置(230)によって、前記第1のモデル(515)および前記第2のモデル(525)に少なくとも部分的に基づいて前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)の総燃料流量を低減する前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)のトルク配分を決定することが、前記1つ以上の制御装置(230)によって、最適化パラメータとして前記トルク配分を有するグローバル性能追求制御処理を使用して前記トルク配分を決定することを含む請求項1に記載の方法(300)。
- 前記グローバル性能追求制御処理が、前記第1のエンジン(110)の1つ以上の2次制御パラメータおよび前記第2のエンジン(120)の1つ以上の2次制御パラメータに少なくとも部分的に基づいている請求項12に記載の方法(300)。
- トルクをシャフト(112,122)に提供する複数のエンジンを有する航空機の制御システム(200)であって、
1つ以上のプロセッサ(232)と、
1つ以上のメモリ装置(234)と、
第1のエンジン(110)に関連する1つ以上の動作パラメータの測定値を得るように構成された1つ以上の第1のセンサ(212)と、
第2のエンジン(120)に関連する1つ以上の動作パラメータの測定値を得るように構成された1つ以上の第2のセンサ(222)と、を含み、
前記1つ以上のメモリ装置(234)は、前記1つ以上のプロセッサ(232)によって実施された際に前記1つ以上のプロセッサ(232)に動作を実行させるコンピュータ可読命令(236)を記憶し、前記動作は、
前記1つ以上の第1のセンサ(212)によって得られた1つ以上の動作パラメータの前記測定値に少なくとも部分的に基づいて第1のエンジン(110)のトルク対燃料流量を特定する第1のモデル(515)を生成することと、
前記1つ以上の第2のセンサ(222)によって得られた1つ以上の動作パラメータの前記測定値に少なくとも部分的に基づいて第2のエンジン(120)のトルク対燃料流量を特定する第2のモデル(525)を生成することと、
前記第1のモデル(515)および前記第2のモデル(525)に少なくとも部分的に基づいて前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)の総燃料流量を低減する前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)のトルク配分を決定することと、
前記トルク配分に少なくとも部分的に基づいて前記第1のエンジン(110)および前記第2のエンジン(120)のトルク出力を制御することと、を含む制御システム(200)。 - 前記第1のモデル(515)が、第1のエンジンモデル(510)から少なくとも部分的に基づいて生成され、前記第2のモデル(525)が、第2のエンジンモデル(520)から少なくとも部分的に基づいて生成され、前記第1のエンジンモデル(510)および前記第2のエンジンモデル(520)各々が、マルチパラメータの非線形エンジン表現を含む請求項14に記載の制御システム(200)。
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