JP2535740B2 - Speed control method of underwater vehicle - Google Patents
Speed control method of underwater vehicleInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ランキンサイクル型エンジンを備えた水中
航走体の速度制御方法に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a speed control method for an underwater vehicle equipped with a Rankine cycle engine.
［従来の技術］ 第３図は従来の水中航走体の速度制御方法の一例を説
明するためのブロック図であり、速度指令９が出される
と、その速度指令９を実現するためタービン入口圧力
８、温度設定値16が計算される。そして、実際のタービ
ン圧力が設定圧力になるように、流体ポンプ４の戻り流
量調節バルブ５の開度を、またタービン入口温度７が設
定温度になるように燃料流量調節バルブ６の開度を調節
する。このときの制御信号は次のようにして合成され
る。まず、設定圧力、設定温度を実現するため熱媒体流
量を静的バランス計算により求める。そして、この流量
を流すためのバルブ開度信号を求める。このバルブ開度
信号に設定値と実測値の偏差をとってPID（比較積分微
分）制御器19,20から出力される信号を加算したものを
制御信号としている。このときバルブ開度信号の方に重
みを置き、PID制御器19,20のゲインはできるだけ小さく
している。[Prior Art] FIG. 3 is a block diagram for explaining an example of a conventional speed control method for an underwater vehicle. When a speed command 9 is issued, the turbine inlet pressure for realizing the speed command 9 is shown. 8. Temperature setpoint 16 is calculated. Then, the opening of the return flow rate adjusting valve 5 of the fluid pump 4 is adjusted so that the actual turbine pressure becomes the set pressure, and the opening of the fuel flow rate adjusting valve 6 is adjusted so that the turbine inlet temperature 7 becomes the set temperature. To do. The control signals at this time are combined as follows. First, the flow rate of the heat medium is calculated by static balance calculation to achieve the set pressure and the set temperature. Then, a valve opening signal for flowing this flow rate is obtained. A control signal is obtained by adding the signals output from the PID (comparison, integration and differentiation) controllers 19 and 20 to the valve opening signal by taking the deviation between the set value and the measured value. At this time, the valve opening signal is weighted more and the gains of the PID controllers 19 and 20 are made as small as possible.
［発明が解決しようとする問題点］ 従来の速度制御方法では、水中航走体を例えば高速か
ら低速へ移行する場合、速度指令９により熱媒体および
燃料流量は、静的バランス計算より得られた流量に従い
減少していく。速度はそれにともなって減少していく
が、燃焼器１を有する炉内の熱容量が非常に大きいた
め、燃料を減少させても炉内の温度はすぐに下がらず、
また熱媒体流量は減少していくため、タービン２の入口
温度７が上昇してしまう。そのため、圧力の低下速度も
遅くなり、静定するまでの時間が長くなり、速度制御の
応答が遅くなる。また逆に、低速から高速に移行する場
合も、逆に燃料を増加しても炉内温度はすぐには上ら
ず、熱媒体は増加するためタービン入口温度７は低下し
て、この場合も速度の応答は遅くなる。また、速度変化
時以外でも、熱媒体温度制御もPID制御器19,20により制
御する場合、炉内の熱容量が大きいので、温度変化に追
従して燃料を噴射していたのでは、応答速度が遅く、良
好な制御が行なえない。[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional speed control method, when the underwater vehicle is moved from, for example, high speed to low speed, the heat medium and the fuel flow rate are obtained from the static balance calculation by the speed command 9. It decreases according to the flow rate. Although the speed decreases with it, the temperature inside the furnace does not immediately drop even if the fuel is reduced because the heat capacity in the furnace having the combustor 1 is very large.
Moreover, since the heat medium flow rate decreases, the inlet temperature 7 of the turbine 2 rises. As a result, the pressure decrease rate also becomes slower, the time until settling becomes longer, and the speed control response becomes slower. On the contrary, in the case of shifting from low speed to high speed, on the contrary, even if the amount of fuel is increased, the temperature in the furnace does not rise immediately and the heat medium increases, so that the turbine inlet temperature 7 decreases, and in this case as well. The speed response is slow. Also, when the heat medium temperature control is controlled by the PID controllers 19 and 20 even when the speed is not changed, the heat capacity in the furnace is large, so if the fuel was injected following the temperature change, the response speed would be Slow and good control is not possible.
そこで、本発明は水中航走体の応答速度を速くするこ
とができ、タービン入口温度の変動を抑えることができ
る水中航走体の速度制御方法を提供することを目的とす
る。Therefore, an object of the present invention is to provide a speed control method for an underwater vehicle which can increase the response speed of the underwater vehicle and can suppress fluctuations in turbine inlet temperature.
［問題点を解決するための手段］ 本発明の水中航走体の速度制御方法は、水中航走体の
プロペラを回転させるタービンと、このタービンへ供給
される熱媒体を加熱する燃焼器と、前記タービンから前
記燃焼器へ熱媒体を循環させる流体ポンプとからなるラ
ンキンサイクル型エンジンを備え、速度制御信号に基づ
き前記燃焼器に供給される燃料と、前記タービンへ供給
される熱媒体の供給量を調整して速度制御を行う方法に
おいて、タービンへ供給される熱媒体温度を検出し、該
熱媒体温度と設定温度との偏差を計算し、その温度偏差
信号が、前記タービン入口熱媒体温度の変動に対してタ
ービン回転数の変動が許容し得る範囲となるように設定
された不感帯の範囲内であれば０の信号を出力し、不感
帯の範囲外であれば前記温度偏差をそのまま出力する不
感帯演算器を備え、前記不感帯演算器から出力される信
号を用いてPD制御器により、PD制御演算を行ってその出
力が燃焼器に送られる燃料を調整するバルブの開閉信号
とすることを特徴とするものを第１の発明とし、前記熱
媒体の流量を調整するバルブの開閉に、前記燃焼器の炉
内の熱容量により決まる時定数に相当する時間だけむだ
時間を持たせたことを特徴とするものをその第２発明と
したものである。[Means for Solving Problems] A speed control method for an underwater vehicle according to the present invention includes a turbine that rotates a propeller of the underwater vehicle, a combustor that heats a heat medium supplied to the turbine, A Rankine cycle engine including a fluid pump that circulates a heat medium from the turbine to the combustor is provided, and fuel supplied to the combustor based on a speed control signal and a supply amount of the heat medium supplied to the turbine. In the method for adjusting the speed of the heat medium, the temperature of the heat medium supplied to the turbine is detected, and the deviation between the heat medium temperature and the set temperature is calculated. A signal of 0 is output if it is within the dead zone set so that the variation of the turbine speed with respect to the variation is within an allowable range, and if the temperature is out of the dead zone, the temperature deviation is kept as it is. A dead zone calculator for output, and the PD controller performs PD control calculation using the signal output from the dead zone calculator, and the output is used as a valve opening / closing signal for adjusting the fuel sent to the combustor. According to the first aspect of the invention, the valve for adjusting the flow rate of the heat medium is opened / closed with a dead time corresponding to a time constant determined by the heat capacity in the furnace of the combustor. The invention is characterized by the second invention.
［作用］ 本発明は前記のようにすることにより、水中航走体を
高速から低速へ移行する場合には、燃料流量を先に減少
させ、ある時間をおいて熱媒体流量を減少させるため、
熱媒体温度の急上昇を抑えることができる。また、熱媒
体温度制御を不感帯に加えてPD制御に変えることによ
り、温度変化に対して速めに制御することができる。[Operation] According to the present invention, when the underwater vehicle is shifted from a high speed to a low speed, the fuel flow rate is reduced first and the heat medium flow rate is reduced after a certain period of time by the above-mentioned configuration.
It is possible to suppress a rapid rise in the heat medium temperature. Moreover, by changing the heat medium temperature control to PD control in addition to the dead zone, it is possible to control the temperature change quickly.
［実施例］ 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明
する。第１図の本発明の制御方法を説明するためのブロ
ック図、第２図は第１図の作用効果を説明するための図
である。第１図において、速度指令９は、ランプ関数発
生器10を通り、このランプ関数発生器10からの出力信号
をそれぞれ関数発生器11,12,13,14に入力して、圧力設
定値15、温度設定値16、流体ポンプ戻り流量調節バルブ
開度設定値17、燃料流量調節バルブ開度設定値18をそれ
ぞれを算出する。そして、流体ポンプ戻り流量調節バル
ブ５への制御信号21は、前記圧力設定値15とタービン入
口圧力（検出圧力）８との偏差からPID制御器19により
得られる信号と、前記バルブ開度設定値17とを合成した
ものである。このとき、バルブ開度設定値17は、前記バ
ルブ開度設定値18に対してむだ時間演算器25によって時
間TLだけむだ時間を持たせるようになっている。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram for explaining the control method of the present invention, and FIG. 2 is a diagram for explaining the function and effect of FIG. In FIG. 1, the speed command 9 passes through a ramp function generator 10, and the output signals from the ramp function generator 10 are input to the function generators 11, 12, 13, and 14, respectively, to set a pressure set value 15, The temperature set value 16, the fluid pump return flow rate adjustment valve opening set value 17, and the fuel flow rate adjustment valve opening set value 18 are calculated. The control signal 21 to the fluid pump return flow rate control valve 5 is the signal obtained by the PID controller 19 from the deviation between the pressure setting value 15 and the turbine inlet pressure (detection pressure) 8 and the valve opening setting value. It is a combination of 17 and. At this time, the valve opening set value 17 is made to have a dead time by the time T L by the dead time calculator 25 with respect to the valve opening set value 18.
ここでむだ時間を設定したのは次の理由による。すな
わち、熱媒体を加熱する燃焼器は炉内の熱容量が大きい
ため、燃焼器へ送られる燃料を調整しても、その効果が
熱媒体温度に応答するまでに時間を要する。この間に熱
媒体流量が変化すると、熱媒体温度の変動が大きくなっ
てしまう。したがって、燃焼器へ送られる燃料を調整し
た後、炉内の熱容量により定まる時定数に相当する時間
だけ熱媒体流量を変えないように、その時間をむだ時間
として設定したものである。The dead time is set for the following reason. That is, since the combustor for heating the heat medium has a large heat capacity in the furnace, even if the fuel sent to the combustor is adjusted, it takes time for its effect to respond to the heat medium temperature. If the heat medium flow rate changes during this period, the heat medium temperature fluctuates greatly. Therefore, after adjusting the fuel sent to the combustor, the time is set as a dead time so that the heat medium flow rate is not changed for a time corresponding to the time constant determined by the heat capacity in the furnace.
また、燃料流量調節バルブ６への制御信号22は、前記
温度設定値16と前記検出温度７の偏差が不感帯演算器23
およびPD制御器24を通って得られる信号と前記バルブ開
度設定値18とを合成したものである。図中１は燃焼器、
２はタービン、３はコンデンサ、４は流体ポンプであ
る。Further, the control signal 22 to the fuel flow rate control valve 6 is such that the difference between the temperature set value 16 and the detected temperature 7 is a dead zone calculator 23.
And a signal obtained through the PD controller 24 and the valve opening set value 18 are combined. In the figure, 1 is a combustor,
2 is a turbine, 3 is a condenser, and 4 is a fluid pump.
このような構成のものにおいて、水中航走体の速度を
変化させる場合、常に燃料流量を、熱媒体（例えば給
水）流量よりも速く変化させ、また熱媒体温度制御を不
感帯演算器23による不感帯およびPD制御器24によるPD制
御が行なわれる。この不感帯内に熱媒体温度がある場合
には、燃料流量は静的バランス計算により求められた流
量が流れるようにする。In such a configuration, when the speed of the underwater vehicle is changed, the fuel flow rate is always changed faster than the heat medium (for example, water supply) flow rate, and the heat medium temperature control is performed by the dead zone calculator 23. PD control by the PD controller 24 is performed. When the heat medium temperature is within this dead zone, the fuel flow rate is set to the flow rate obtained by the static balance calculation.
具体的には次のとおりである。タービンへ供給される
熱媒体温度を検出し、設定温度との温度偏差を計算し、
その偏差信号を不感帯演算器に入力する。この不感帯演
算器では、前記温度偏差が設定した不感帯内にあれば０
を出力し、その範囲外にあればそのまま前記温度偏差を
出力する。この不感帯演算器から出力される温度偏差信
号を用いてPD制御器でPD制御の演算を行い、その出力が
燃焼器に送られる燃料を調整するバルブの開閉信号とな
る。なおここで、不感帯は、タービン入口の熱媒体温度
の変動に対して、タービン回転数の変動が許容し得る範
囲内となるように設定される。Specifically, it is as follows. Detects the temperature of the heat medium supplied to the turbine, calculates the temperature deviation from the set temperature,
The deviation signal is input to the dead zone calculator. In this dead zone calculator, if the temperature deviation is within the set dead zone, 0
Is output, and if it is outside the range, the temperature deviation is output as it is. The PD controller performs PD control calculation using the temperature deviation signal output from the dead zone calculator, and the output becomes a valve opening / closing signal for adjusting the fuel sent to the combustor. Here, the dead zone is set so that the fluctuation of the turbine rotation speed is within an allowable range with respect to the fluctuation of the heat medium temperature at the turbine inlet.
このような方法により、水中航走体が高速から低速へ
移行する場合には、燃料流量を先に減少させ、ある時間
おいて、給水流量を減少させるため、熱媒体温度の急上
昇を抑えることができる。また、熱媒体温度制御を不感
帯演算器23とPD制御器24を加えたもので行うことによ
り、次のような作用効果が得られるが、以下これについ
て第２図を参照して説明する。いま、熱媒体（例えば蒸
気）温度が第２図（ａ）のように変動しているものとす
る。ここでは、設定温度TSETに対して±ΔＴの範囲内で
は制御は行わず、設定した燃料流量が流れているものと
する。第２図（ｂ）は、同（ａ）の微分をとったもので
あり、同（ｃ）は不感帯外での微分値と比例値を示し、
同（ｄ）はこれらを加算したものである。これが第１図
のPD制御器24の出力値となり、これにゲインを掛けて制
御信号を作り、燃料流量は同（ｅ）のように変化する。
同（ｆ）は熱媒体（例えば給水）流量を表わしている。By such a method, when the underwater vehicle changes from high speed to low speed, the fuel flow rate is reduced first, and the feed water flow rate is reduced for a certain period of time, so that a rapid rise in the heat medium temperature can be suppressed. it can. Further, the following effect can be obtained by performing the heat medium temperature control by adding the dead zone calculator 23 and the PD controller 24, which will be described below with reference to FIG. Now, it is assumed that the temperature of the heat medium (for example, steam) fluctuates as shown in FIG. Here, it is assumed that the control is not performed within the range of ± ΔT with respect to the set temperature T SET , and the set fuel flow rate is flowing. FIG. 2 (b) shows the differential of the same (a), and the same (c) shows the differential value and the proportional value outside the dead zone,
The same (d) is obtained by adding these. This becomes the output value of the PD controller 24 in FIG. 1, which is multiplied by a gain to create a control signal, and the fuel flow rate changes as shown in (e).
The same (f) represents the flow rate of the heat medium (for example, water supply).
この様な方法を用いることにより、熱媒体温度が不感
帯域を出たときだけ、燃料がパルス的に噴射され、熱媒
体温度がピーク値に達する前に燃料流量は設定流量に戻
る。従って、温度変化に対して速めに制御することがで
き、これは従来のPID制御器よりも改善できる。By using such a method, the fuel is pulse-injected only when the heat medium temperature goes out of the dead zone, and the fuel flow rate returns to the set flow rate before the heat medium temperature reaches the peak value. Therefore, it is possible to control the temperature change quickly, which is an improvement over the conventional PID controller.
［発明の効果］ 以上述べた本発明によれば、水中航走体の応答速度を
速くすることができ、タービン入口温度の変動を抑える
ことができる水中航走体の速度制御方法を提供すること
ができる。[Advantageous Effects of the Invention] According to the present invention described above, it is possible to provide a speed control method for an underwater vehicle capable of increasing the response speed of the underwater vehicle and suppressing fluctuations in turbine inlet temperature. You can
第１図は本発明方法の一実施例を説明するためのブロッ
ク図、第２図は第１図の作用効果を説明するための図、
第３図は従来の方法の一例を説明するためのブロック図
である。 １……燃焼器、２……タービン、３……コンデンサ、４
……流体ポンプ、５……流体ポンプ戻り流量調節バル
ブ、６……燃料流量調節バルブ、７……タービン入口温
度、８……タービン入口圧力、９……速度指令、10……
ランプ関数発生器、11,12,13,14……関数発生器、15…
…圧力設定値、16……温度設定値、17……流体ポンプ戻
り流量調節バルブ開度設定値、18……燃料流量調節バル
ブ開度設定値、19,20……PID制御器、21……給水ポンプ
戻り流量調節バルブ制御信号、22……燃料流量調節バル
ブ制御信号、23……不感帯演算器、24……PD制御器、25
……むだ時間演算器。FIG. 1 is a block diagram for explaining an embodiment of the method of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the function and effect of FIG. 1,
FIG. 3 is a block diagram for explaining an example of a conventional method. 1 ... Combustor, 2 ... Turbine, 3 ... Condenser, 4
…… Fluid pump, 5 …… Fluid pump return flow rate control valve, 6 …… Fuel flow rate control valve, 7 …… Turbine inlet temperature, 8 …… Turbine inlet pressure, 9 …… Speed command, 10 ……
Ramp function generator, 11,12,13,14 ... Function generator, 15 ...
… Pressure set value, 16 …… Temperature set value, 17 …… Fluid pump return flow rate adjustment valve opening set value, 18 …… Fuel flow rate adjustment valve opening set value, 19,20 …… PID controller, 21 …… Water pump return flow rate control valve control signal, 22 …… Fuel flow rate control valve control signal, 23 …… Dead zone calculator, 24 …… PD controller, 25
...... Dead time calculator.
Claims (2)
ンと、このタービンへ供給される熱媒体を加熱する燃焼
器と、前記タービンから前記燃焼器へ熱媒体を循環させ
る流体ポンプとからなるランキンサイクル型エンジンを
備え、速度制御信号に基づき前記燃焼器に供給される燃
料と、前記タービンへ供給される熱媒体の供給量を調整
して速度制御を行う方法において、タービンへ供給され
る熱媒体温度を検出し、該熱媒体温度と設定温度との偏
差を計算し、その温度偏差信号が、前記タービン入口熱
媒体温度の変動に対してタービン回転数の変動が許容し
得る範囲となるように設定された不感帯の範囲内であれ
ば０の信号を出力し、不感帯の範囲外であれば前記温度
偏差をそのまま出力する不感帯演算器を備え、前記不感
帯演算器から出力される信号を用いてPD制御器により、
PD制御演算を行って、その出力が燃焼器に送られる燃料
を調整するバルブの開閉信号とすることを特徴とする水
中航走体の速度制御方法。1. A Rankine comprising a turbine for rotating a propeller of an underwater vehicle, a combustor for heating a heat medium supplied to the turbine, and a fluid pump for circulating the heat medium from the turbine to the combustor. A heat medium supplied to a turbine, comprising a cycle type engine, and a method of performing speed control by adjusting a supply amount of fuel supplied to the combustor based on a speed control signal and a supply amount of a heat medium supplied to the turbine. The temperature is detected, the deviation between the heat medium temperature and the set temperature is calculated, and the temperature deviation signal is adjusted so that the fluctuation of the turbine rotational speed is within the allowable range with respect to the fluctuation of the turbine inlet heat medium temperature. A dead zone calculator that outputs a signal of 0 if it is within the set dead zone and outputs the temperature deviation as it is if it is outside the dead zone is output from the dead zone calculator. The PD controller using the signal,
A speed control method for an underwater vehicle, wherein PD control calculation is performed and the output is used as an opening / closing signal of a valve that adjusts the fuel sent to the combustor.
定数に相当する時間だけ熱媒体流量を変えないように、
前記熱媒体の流量を調整するバルブの開閉信号にむだ時
間を持たせて、その時間だけバルブの開閉を遅らせる前
記ランキンサイクル型エンジンを備え、速度制御信号に
基づきタービンへ供給される熱媒体の供給量を調整する
ことを特徴とする請求項１記載の水中航走体の速度制御
方法。2. The heat medium flow rate is not changed for a time corresponding to a time constant determined by the heat capacity in the furnace of the combustor.
Supplying the heat medium supplied to the turbine on the basis of the speed control signal, by providing the Rankine cycle type engine in which a valve opening / closing signal for adjusting the flow rate of the heat medium is provided with a dead time and the opening / closing of the valve is delayed by that time. The speed control method for an underwater vehicle according to claim 1, wherein the amount is adjusted.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1293991A JP2535740B2 (en) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | Speed control method of underwater vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1293991A JP2535740B2 (en) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | Speed control method of underwater vehicle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03157290A JPH03157290A (en) | 1991-07-05 |
| JP2535740B2 true JP2535740B2 (en) | 1996-09-18 |
Family
ID=17801832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1293991A Expired - Lifetime JP2535740B2 (en) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | Speed control method of underwater vehicle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2535740B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103696813A (en) * | 2013-12-20 | 2014-04-02 | 中广核核电运营有限公司 | Method for adjusting dead-zone compensation of control fastener of adjusting valve of half-speed turbine of nuclear power plant |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61228300A (en) * | 1985-03-30 | 1986-10-11 | 三菱重工業株式会社 | Drive for propeller of underwater sailing body |
-
1989
- 1989-11-14 JP JP1293991A patent/JP2535740B2/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN103696813A (en) * | 2013-12-20 | 2014-04-02 | 中广核核电运营有限公司 | Method for adjusting dead-zone compensation of control fastener of adjusting valve of half-speed turbine of nuclear power plant |
| CN103696813B (en) * | 2013-12-20 | 2015-10-28 | 中广核核电运营有限公司 | Nuclear power plant's half speed turbine governor valve control fastener dead area compensation adjusting method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03157290A (en) | 1991-07-05 |
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