JP2781407B2 - 制御装置 - Google Patents
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- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 10
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 11
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/26—Control of fuel supply
- F02C9/28—Regulating systems responsive to plant or ambient parameters, e.g. temperature, pressure, rotor speed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2270/00—Control
- F05D2270/01—Purpose of the control system
- F05D2270/04—Purpose of the control system to control acceleration (u)
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2270/00—Control
- F05D2270/01—Purpose of the control system
- F05D2270/04—Purpose of the control system to control acceleration (u)
- F05D2270/044—Purpose of the control system to control acceleration (u) by making it as high as possible
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ガスタービンエンジン、その他の機械やプ
ロセスを制御する制御装置に関する。
ロセスを制御する制御装置に関する。
［従来の技術］ 通常、ガスタービンエンジンの燃料制御は、適当なパ
ラメータに基づいた閉ループ制御で行なわれる。ガスタ
ービンエンジンの制御ループにおけるエンジンの運転と
しては、例えば特定のエンジンの圧力比、コンプレッサ
の回転数、排気ガスの温度のようなエンジン内の適当な
部分の温度、又は他の適当なエンジン運転パラメータが
挙げられる。ガスタービンエンジンの制御ループにおい
てはエンジン運転パラメータの制御値はスロットルの位
置、所定の制御スケジュール及びパラメータに基づいて
決定される。決定されたエンジン運転パラメータの算出
値は常に実際値と比較され、両者が一致するようにエン
ジンの運転状態が制御される。
ラメータに基づいた閉ループ制御で行なわれる。ガスタ
ービンエンジンの制御ループにおけるエンジンの運転と
しては、例えば特定のエンジンの圧力比、コンプレッサ
の回転数、排気ガスの温度のようなエンジン内の適当な
部分の温度、又は他の適当なエンジン運転パラメータが
挙げられる。ガスタービンエンジンの制御ループにおい
てはエンジン運転パラメータの制御値はスロットルの位
置、所定の制御スケジュール及びパラメータに基づいて
決定される。決定されたエンジン運転パラメータの算出
値は常に実際値と比較され、両者が一致するようにエン
ジンの運転状態が制御される。
以下、このような、パラメータの算出値と実際値の差
を示す情報を差情報と呼ぶ。
を示す情報を差情報と呼ぶ。
更に具体的には、操縦士がスロットルを操作する、ス
ロットルの操作位置が他の情報とともに制御装置に入力
され、パラメータの新たな値が算出されて算出値と比較
され、新たな算出値に応じて差情報が算出される。この
差情報をエンジンの動特性に応じて補正し、補正した差
情報が０となるようにエンジンの運転状態と変化させる
ために必要な燃料流量変化量を示す制御流量を決定す
る。
ロットルの操作位置が他の情報とともに制御装置に入力
され、パラメータの新たな値が算出されて算出値と比較
され、新たな算出値に応じて差情報が算出される。この
差情報をエンジンの動特性に応じて補正し、補正した差
情報が０となるようにエンジンの運転状態と変化させる
ために必要な燃料流量変化量を示す制御流量を決定す
る。
エンジンが所定主パラメータに基づいて運転されてい
るとき、他のエンジン運転パラメータは前記の主パラメ
ータの変動に応じて変動しているが、これらの値はそれ
ぞれについて設定された設定値を越えてはならず、その
ための上限値制御ループによる上限値制御となる。
るとき、他のエンジン運転パラメータは前記の主パラメ
ータの変動に応じて変動しているが、これらの値はそれ
ぞれについて設定された設定値を越えてはならず、その
ための上限値制御ループによる上限値制御となる。
例えば、２軸のガスタービンエンジンでは、高圧コン
プレッサの回転数（Ｎ2）は所定基準値を越えてはなら
ない。この最大値を、限界値と呼ぶ。従来技術では、限
界値と実際値を常に算出し、その差情報が前記補正手段
によって補正されこの補正値に応じて燃料流量の制御量
が設定される。これも前述のように、燃料流量の制御量
は主パラメータに基づく第一制御ループによって常に算
出されている。これら二通りの方法で算出された二つの
燃料流量の制御量二つの値の低いほうが選択され、エン
ジンの燃料流量の制御に使用される。エンジンが上限値
より十分低い状態で運転されている間は、上限値制御ル
ープ内で算出される流量制御量の値はパラメータの実際
値と算出値に基づく制御量の値よりもはるかに大きいも
のとなる。このような状況では、エンジン運転パラメー
タの実際値と算出値の差により流量制御量の値が選択さ
れ、又、高圧コンプレッサの回転数の値（Ｎ2）が限界
値に近ければ、上限値制御ループによる流量制御量は、
エンジン運転パラメータの実際値と算出値の差に応じた
流量制御量よりも小さくなり、上限値制御ループによる
制御量がエンジンの制御に用いられる。
プレッサの回転数（Ｎ2）は所定基準値を越えてはなら
ない。この最大値を、限界値と呼ぶ。従来技術では、限
界値と実際値を常に算出し、その差情報が前記補正手段
によって補正されこの補正値に応じて燃料流量の制御量
が設定される。これも前述のように、燃料流量の制御量
は主パラメータに基づく第一制御ループによって常に算
出されている。これら二通りの方法で算出された二つの
燃料流量の制御量二つの値の低いほうが選択され、エン
ジンの燃料流量の制御に使用される。エンジンが上限値
より十分低い状態で運転されている間は、上限値制御ル
ープ内で算出される流量制御量の値はパラメータの実際
値と算出値に基づく制御量の値よりもはるかに大きいも
のとなる。このような状況では、エンジン運転パラメー
タの実際値と算出値の差により流量制御量の値が選択さ
れ、又、高圧コンプレッサの回転数の値（Ｎ2）が限界
値に近ければ、上限値制御ループによる流量制御量は、
エンジン運転パラメータの実際値と算出値の差に応じた
流量制御量よりも小さくなり、上限値制御ループによる
制御量がエンジンの制御に用いられる。
これらの制御の目的は、コンプレッサの回転数が限界
値をこえないように、燃料流量制御することによってエ
ンジンの運転状態と制御することにある。しかしなが
ら、上記した方式によっては、すべてのエンジンを完全
に制御することは不可能であった。これは、正手段が常
にエンジンの加速度を定格最低限値よりも大きく保つよ
うに設計されているのに対し、制御は限界値の付近でパ
ラメータが安定するように設定してエンジン作動させな
ければならないことに起因するものである。
値をこえないように、燃料流量制御することによってエ
ンジンの運転状態と制御することにある。しかしなが
ら、上記した方式によっては、すべてのエンジンを完全
に制御することは不可能であった。これは、正手段が常
にエンジンの加速度を定格最低限値よりも大きく保つよ
うに設計されているのに対し、制御は限界値の付近でパ
ラメータが安定するように設定してエンジン作動させな
ければならないことに起因するものである。
従来の上限値制御ループ制御では、ある状況下におい
ては、コンプレッサの回転数が限界値を越えることを完
全に回避出来ないものとなっていた。そのため従来の上
限値制御ループ制御では、高圧コンプレッサの回転速度
の正手段は、状況によっては過渡的に限界値を越えざる
を得ないように設計されていた。この限界値を越えた状
態が短く、安全性に問題がなくてもエンジンの点検を要
求する危険信号が発生されてしまうことになっていた。
ては、コンプレッサの回転数が限界値を越えることを完
全に回避出来ないものとなっていた。そのため従来の上
限値制御ループ制御では、高圧コンプレッサの回転速度
の正手段は、状況によっては過渡的に限界値を越えざる
を得ないように設計されていた。この限界値を越えた状
態が短く、安全性に問題がなくてもエンジンの点検を要
求する危険信号が発生されてしまうことになっていた。
［発明が解決しようとする問題点］ 上記した従来のエンジンの制御機構では、エンジンの
加速度が定格通りで、かつ、飛行中ずっと限界値を越え
ずに安定状態を限界線付近で保つエンジン制御は不可能
であり、故に、これを可能にするエンジンの制御機構が
望まれてきた。
加速度が定格通りで、かつ、飛行中ずっと限界値を越え
ずに安定状態を限界線付近で保つエンジン制御は不可能
であり、故に、これを可能にするエンジンの制御機構が
望まれてきた。
そこで、本発明の第一の目的は、改良された閉ループ
式の制御装置を提供することである。
式の制御装置を提供することである。
本発明の第二の目的は、通常状況下では常にパラメー
タを限界値を越えさせずに、かつ、その付近で安定させ
ることもできる閉ループを提供することである。
タを限界値を越えさせずに、かつ、その付近で安定させ
ることもできる閉ループを提供することである。
本発明の第三の目的は、パラメータの加速比を最低に
せずに、かつ、限界値を越えさせない機械用又はプロセ
ス用の閉ループを提供することである。
せずに、かつ、限界値を越えさせない機械用又はプロセ
ス用の閉ループを提供することである。
［問題を解決するための手段］ 上記及び上記以外の目的を達成するために、本発明の
第一の構成によれば、所定の定常状態限界値以下の変動
範囲で変動し、制御対象の運転状態を示す所定のパラメ
ータの実際値を測定する手段と、 パラメータの実際値と予め設定する上限値の差を検出
し、当該差を示す差情報を発生起する手段と、 前記所定のパラメータの実際値が前記上限値に達する
までの間前記上限値を前記上限値より小さい一定値に保
持する手段と、 前記所定のパラメータの実際値が前記上限値に達した
ことを検出して前記上限値を所定の増加率で前記上限値
に対する最大値まで増加させるとともに、前記所定のパ
ラメータの実際値が前記上限値にまで減少した場合に、
前記上限値を所定の減少率で前記一定値にまで減少させ
る手段とによって構成したことを特徴とする制御装置が
提供される。
第一の構成によれば、所定の定常状態限界値以下の変動
範囲で変動し、制御対象の運転状態を示す所定のパラメ
ータの実際値を測定する手段と、 パラメータの実際値と予め設定する上限値の差を検出
し、当該差を示す差情報を発生起する手段と、 前記所定のパラメータの実際値が前記上限値に達する
までの間前記上限値を前記上限値より小さい一定値に保
持する手段と、 前記所定のパラメータの実際値が前記上限値に達した
ことを検出して前記上限値を所定の増加率で前記上限値
に対する最大値まで増加させるとともに、前記所定のパ
ラメータの実際値が前記上限値にまで減少した場合に、
前記上限値を所定の減少率で前記一定値にまで減少させ
る手段とによって構成したことを特徴とする制御装置が
提供される。
前記情報を前記制御対象特性に合わせて補正して、該
補正値を０とするように制御対象を制御する手段を設け
る。また、前記差情報を発生する手段は複数の制御対象
に関して前記差情報を発生するように構成され、前記複
数の差情報を比較して最小値を選択する最小値選択手段
と、前記最小値に基づいて各制御対象の運転状態を制御
する手段とを設けることも出来る。
補正値を０とするように制御対象を制御する手段を設け
る。また、前記差情報を発生する手段は複数の制御対象
に関して前記差情報を発生するように構成され、前記複
数の差情報を比較して最小値を選択する最小値選択手段
と、前記最小値に基づいて各制御対象の運転状態を制御
する手段とを設けることも出来る。
なお、前記制御対象がガスタービンエンジンである場
合、前記所定のパラメータにコンプレッサの回転数とす
ることが出来る。この場合、前記制御対象は高圧コンプ
レッサと低圧コンプレッサを有し、前記所定のパラメー
タは高圧コンプレッサの回転数とする二軸ガスタービン
エンジンとすることが可能である。前記差情報を制御す
るガスタービンエンジンの動特性により補正して、該補
正値を０にするエンジンの燃料流量の変化量を算出する
手段と、燃料流量の変化量を含む複数の燃料流量の差情
報から、最小値を選択する最小値選択手段と、前記最小
値選択手段によって選択された最小値に基づいてエンジ
ンへの燃料流量を制御する手段によって構成する。
合、前記所定のパラメータにコンプレッサの回転数とす
ることが出来る。この場合、前記制御対象は高圧コンプ
レッサと低圧コンプレッサを有し、前記所定のパラメー
タは高圧コンプレッサの回転数とする二軸ガスタービン
エンジンとすることが可能である。前記差情報を制御す
るガスタービンエンジンの動特性により補正して、該補
正値を０にするエンジンの燃料流量の変化量を算出する
手段と、燃料流量の変化量を含む複数の燃料流量の差情
報から、最小値を選択する最小値選択手段と、前記最小
値選択手段によって選択された最小値に基づいてエンジ
ンへの燃料流量を制御する手段によって構成する。
本発明の第二の構成よれば、エンジンが作動してる
間、所定のエンジン運転の値を所定の限界値をこえない
ようエンジンを制御するエンジン制御ループにおいて、
前記所定のエンジン運転パラメータの実際値を検出、前
記エンジン運転パラメータの実際値と予め設定する上限
値とを比較して、前記エンジン運転パラメータと前記上
限値の差を示す差情報を発生し、前記エンジン運転パラ
メータの実際値が一定値に達するまで前記上限値を前記
限界値より小さい一定値に保持し、前記エンジン運転パ
ラメータの実際値が前記一定値に達したときに、前記上
限値を所定の増加率で上限値に対応する最大値に達する
まで増加させ、前記エンジン運転パラメータの実際値が
前記一定値より小さくなったときに、前記上限値を所定
の減少率で前記一定値まで減少させるようにしたことを
特徴とする制御方法が提供される。
間、所定のエンジン運転の値を所定の限界値をこえない
ようエンジンを制御するエンジン制御ループにおいて、
前記所定のエンジン運転パラメータの実際値を検出、前
記エンジン運転パラメータの実際値と予め設定する上限
値とを比較して、前記エンジン運転パラメータと前記上
限値の差を示す差情報を発生し、前記エンジン運転パラ
メータの実際値が一定値に達するまで前記上限値を前記
限界値より小さい一定値に保持し、前記エンジン運転パ
ラメータの実際値が前記一定値に達したときに、前記上
限値を所定の増加率で上限値に対応する最大値に達する
まで増加させ、前記エンジン運転パラメータの実際値が
前記一定値より小さくなったときに、前記上限値を所定
の減少率で前記一定値まで減少させるようにしたことを
特徴とする制御方法が提供される。
なお、前記の所定の増加率及び減少率は各々一定の値
とすることが出来る。前記の一定の増加率と減少率は同
じ値である。制御するエンジンの動特性に応じてエンジ
ン運転パラメータについて算出された差情報を補正し、
その補正値を０にするエンジン燃料流量の変化量を決定
する。前記エンジンは、コンプレッサを有するガスター
ビンエンジンであり、前記エンジン運転パラメータはコ
ンプレッサの回転数とすることが出来る。
とすることが出来る。前記の一定の増加率と減少率は同
じ値である。制御するエンジンの動特性に応じてエンジ
ン運転パラメータについて算出された差情報を補正し、
その補正値を０にするエンジン燃料流量の変化量を決定
する。前記エンジンは、コンプレッサを有するガスター
ビンエンジンであり、前記エンジン運転パラメータはコ
ンプレッサの回転数とすることが出来る。
本発明の第三の構成によれば、所定のエンジン運転パ
ラメータに基づく制御ループによる燃料流量の変化量を
含む複数の燃料流量制御パラメータが、各々異なったエ
ンジン運転パラメータに基づいて発生され、前記制御パ
ラメータのうちの最低値がエンジンへの燃料流量の変化
量の制御パラメータとして選択されるガスタービンエン
ジンの制御装置において前記所定のエンジン運転パラメ
ータの実際値と予め設定する上限値の差を決定し、該差
を表す差情報を発生し、前記エンジン運転パラメータの
実際値が前記一定値に達するまで上限値の値を、所定の
限界値よりも小さい一定に保持し、前記エンジン運転パ
ラメータが前記一定値に達したときに、前記上限値を所
定の増加率で前記限界値に達するまで増大させ、前記エ
ンジン運転パラメータの値が減少して前記一定値に達し
たときに、前記上限値を前記一定値に向かって所定の減
少率で減少させ、前記燃料流量の変化量をガスタービン
エンジンの動特性により補正し、前記補正値を、０にす
る燃料流量を制御するガスタービンエンジンの制御装置
が提供される。
ラメータに基づく制御ループによる燃料流量の変化量を
含む複数の燃料流量制御パラメータが、各々異なったエ
ンジン運転パラメータに基づいて発生され、前記制御パ
ラメータのうちの最低値がエンジンへの燃料流量の変化
量の制御パラメータとして選択されるガスタービンエン
ジンの制御装置において前記所定のエンジン運転パラメ
ータの実際値と予め設定する上限値の差を決定し、該差
を表す差情報を発生し、前記エンジン運転パラメータの
実際値が前記一定値に達するまで上限値の値を、所定の
限界値よりも小さい一定に保持し、前記エンジン運転パ
ラメータが前記一定値に達したときに、前記上限値を所
定の増加率で前記限界値に達するまで増大させ、前記エ
ンジン運転パラメータの値が減少して前記一定値に達し
たときに、前記上限値を前記一定値に向かって所定の減
少率で減少させ、前記燃料流量の変化量をガスタービン
エンジンの動特性により補正し、前記補正値を、０にす
る燃料流量を制御するガスタービンエンジンの制御装置
が提供される。
［実施例］ 以下、本発明による閉ループ制御装置の実施例を図面
を参照しながら説明する。尚、本発明による閉ループ制
御装置は、例えば、ユナイテッド テクノロジーズ コ
ーポレーションのプラット・アンド・ホイトニー デビ
ジョンにより製造されたPW4000二軸ターボガスタービン
エンジンに適用される。
を参照しながら説明する。尚、本発明による閉ループ制
御装置は、例えば、ユナイテッド テクノロジーズ コ
ーポレーションのプラット・アンド・ホイトニー デビ
ジョンにより製造されたPW4000二軸ターボガスタービン
エンジンに適用される。
第１図において参照記号10は、エンジン10は、シャフ
トを通じて低圧タービン14に連結された低圧コンプレッ
サ12を含み、又高圧タービン18にシャフトで連結された
高圧コンプレッサ16、そして高圧コンプレッサと高圧タ
ービンに隠されたバーナー部分も含まれる。燃料ノズル
22から噴出された燃料の大部分は、バーナー部20のバー
ナー24に至る。ノズル22に達した燃料はバルブ26でせき
止められる。
トを通じて低圧タービン14に連結された低圧コンプレッ
サ12を含み、又高圧タービン18にシャフトで連結された
高圧コンプレッサ16、そして高圧コンプレッサと高圧タ
ービンに隠されたバーナー部分も含まれる。燃料ノズル
22から噴出された燃料の大部分は、バーナー部20のバー
ナー24に至る。ノズル22に達した燃料はバルブ26でせき
止められる。
電子エンジン制御により、自動的にエンジンの運転が
制御される。例えば燃料流量を、操縦士の動かすスロッ
トルの位置や、様々な航空機もしくはエンジンの種々の
パラメータの相関関係により変化させるのである。一例
として、安定状態では燃料流量の制御はエンジンの空気
入口の圧力と空気出口の圧力の比を表す総圧比に基づい
てなされ、加速状態では高圧コンプレッサの回転数の変
化率である導関数に基づいて行われる。燃料流量の制御
量は、連続的に上記の複数の方法で算出されている。
制御される。例えば燃料流量を、操縦士の動かすスロッ
トルの位置や、様々な航空機もしくはエンジンの種々の
パラメータの相関関係により変化させるのである。一例
として、安定状態では燃料流量の制御はエンジンの空気
入口の圧力と空気出口の圧力の比を表す総圧比に基づい
てなされ、加速状態では高圧コンプレッサの回転数の変
化率である導関数に基づいて行われる。燃料流量の制御
量は、連続的に上記の複数の方法で算出されている。
これらの制御量の大きさは、各々の方法で算出された
パラメータの算出値と、実際にエンジンの運転状態を決
定しているパラメータの実際値の差を表す。
パラメータの算出値と、実際にエンジンの運転状態を決
定しているパラメータの実際値の差を表す。
言に換えれば、各制御値に大きさは、各制御値を減少
させて０にするための燃料流量の変化量を示すものであ
る。
させて０にするための燃料流量の変化量を示すものであ
る。
第１図において、定常状態での、エンジンの圧力比に
基づいた燃料流量の制御量をＥSSで示す。また加速状態
では燃料流量の制御量は高圧コンプレッサの回転数によ
り算出され、ＥAで示される。
基づいた燃料流量の制御量をＥSSで示す。また加速状態
では燃料流量の制御量は高圧コンプレッサの回転数によ
り算出され、ＥAで示される。
これら二つの制御量は、高圧コンプレッサの回転数Ｎ
2に基づいて、閉ループで算出された燃料流量の制御量
ＥTと共に最小値選択ゲート28に送られ、この最小値選
択ゲート28によってこれらの制御量のうちの最低値が選
択される。最低値は、以下、ＥLOWは積分器30に送ら
れ、ＷFで表される適切な燃料流量に変換され燃料バル
ブ26に送られる。
2に基づいて、閉ループで算出された燃料流量の制御量
ＥTと共に最小値選択ゲート28に送られ、この最小値選
択ゲート28によってこれらの制御量のうちの最低値が選
択される。最低値は、以下、ＥLOWは積分器30に送ら
れ、ＷFで表される適切な燃料流量に変換され燃料バル
ブ26に送られる。
スロットルが操作され、現在の状態と十分異なる新た
な定常状態になるまで加速すると、最初に定常状態の燃
料流量制御量ＥSSが、加速状態燃料流量制御量ＥAより
大きくなる。この状態では加速状態燃料流量制御量ＥA
がエンジン燃料流量ＷFの制御に用いられる。そして定
常状態に近付くにつれ、定常状態燃料流量制御量ＥSSが
減少して加速状態燃料流量制御量より小さくなり、従っ
て、この状態では、定常状態燃料流量ＷFの制御に用い
られる。なお、閉ループで算出された燃料流量制御量Ｅ
Tが両者より小さいときは、制御量ＥTが燃料流量ＷFの
制御に用いられる。この例では、高圧コンプレッサの回
転数Ｎ2は、エンジンが定常状態燃料流量制御量ＥSSま
たは加速状態燃料流量制御量ＥAにより制御されている
ときはエンジンの運転状態に応じて自由に変動している
が、コンプレッサの回転数Ｎ2は所定の限界値以下に維
持する必要がある。第２図では、直線Ａで回転数の限界
値Ｘ（r.p.m.）として示される。
な定常状態になるまで加速すると、最初に定常状態の燃
料流量制御量ＥSSが、加速状態燃料流量制御量ＥAより
大きくなる。この状態では加速状態燃料流量制御量ＥA
がエンジン燃料流量ＷFの制御に用いられる。そして定
常状態に近付くにつれ、定常状態燃料流量制御量ＥSSが
減少して加速状態燃料流量制御量より小さくなり、従っ
て、この状態では、定常状態燃料流量ＷFの制御に用い
られる。なお、閉ループで算出された燃料流量制御量Ｅ
Tが両者より小さいときは、制御量ＥTが燃料流量ＷFの
制御に用いられる。この例では、高圧コンプレッサの回
転数Ｎ2は、エンジンが定常状態燃料流量制御量ＥSSま
たは加速状態燃料流量制御量ＥAにより制御されている
ときはエンジンの運転状態に応じて自由に変動している
が、コンプレッサの回転数Ｎ2は所定の限界値以下に維
持する必要がある。第２図では、直線Ａで回転数の限界
値Ｘ（r.p.m.）として示される。
PW-4000のようなターボエンジンではＸ＝10000（r.p.
m.）であり、エンジンの過渡運転状態におけるコンプレ
ッサの回転数の過渡設定値がＹで表されている。第２図
に示すように、過渡設定値Ｙはコンプレッサの回転数Ｎ
2の限界値ＸよりＲだけ小さい。PW-4000ではＲ＝35（r.
p.m.）第１図に示すように、この閉ループ32で示されて
おり、上限値制御ループを構成している。閉ループ32で
は、コンパレータ34に高圧コンプレッサの回転数Ｎ2の
値36が供給される。高圧コンプレッサの回転数Ｎ2の値
が設定値Ｙより大きければ、“true"信号35がスイッチ3
8に送られ、そうでなければ“false"信号がスイッチ38
に送られる。“true"ならば，スイッチ出力40の値は
１、“false"ならば０になる。
m.）であり、エンジンの過渡運転状態におけるコンプレ
ッサの回転数の過渡設定値がＹで表されている。第２図
に示すように、過渡設定値Ｙはコンプレッサの回転数Ｎ
2の限界値ＸよりＲだけ小さい。PW-4000ではＲ＝35（r.
p.m.）第１図に示すように、この閉ループ32で示されて
おり、上限値制御ループを構成している。閉ループ32で
は、コンパレータ34に高圧コンプレッサの回転数Ｎ2の
値36が供給される。高圧コンプレッサの回転数Ｎ2の値
が設定値Ｙより大きければ、“true"信号35がスイッチ3
8に送られ、そうでなければ“false"信号がスイッチ38
に送られる。“true"ならば，スイッチ出力40の値は
１、“false"ならば０になる。
出力40は、乗算器44でＲ倍され、出力42となり、その
値０またはＲが、レートリミッタ48に入力される。な
お、乗算器の出力42の値は瞬時にＯとＲ間で変化するも
のとする。レートリミッタの入力42が０からＲに変わっ
た時点で、その出力46の入力値が０だった場合、出力値
46は所定の比率で増加する。レートリミッタの出力値46
がＲに対応な最大値に達した場合、入力値42が変わらな
い限り一定に保持される。また、出力値46が０以外の値
のときに、入力値42がＲから０に戻った場合、レートリ
ミッタ48は即座に出力値46を所定の割合で減少させ、０
にもどす。入力値42がＲに戻ると出力値46も前記のよう
に増加を始める。PW-4000では減少率、増加率共に11.5
（r.p.m.）を用いている。
値０またはＲが、レートリミッタ48に入力される。な
お、乗算器の出力42の値は瞬時にＯとＲ間で変化するも
のとする。レートリミッタの入力42が０からＲに変わっ
た時点で、その出力46の入力値が０だった場合、出力値
46は所定の比率で増加する。レートリミッタの出力値46
がＲに対応な最大値に達した場合、入力値42が変わらな
い限り一定に保持される。また、出力値46が０以外の値
のときに、入力値42がＲから０に戻った場合、レートリ
ミッタ48は即座に出力値46を所定の割合で減少させ、０
にもどす。入力値42がＲに戻ると出力値46も前記のよう
に増加を始める。PW-4000では減少率、増加率共に11.5
（r.p.m.）を用いている。
設定値Ｙは、加算器52へ、レートリミッタの出力46と
共に入力される。
共に入力される。
加算器52の出力54は、閉ループ32の演算の間高圧コン
プレッサの回転数Ｎ2の上限値を表す。過渡上限値54と
高圧コンプレッサの回転数の実際値Ｎ2の差は減算器56
で算出され、その出力ＮETは高圧コンプレッサの回転数
の差情報を示す。
プレッサの回転数Ｎ2の上限値を表す。過渡上限値54と
高圧コンプレッサの回転数の実際値Ｎ2の差は減算器56
で算出され、その出力ＮETは高圧コンプレッサの回転数
の差情報を示す。
補正回路58は、出力値ＮETをエンジンの動特性に応じ
て補正して、燃料流量制御値ＥTに発生する制御値Ｅ
Tは、エンジンの燃料流量制御に用いられると、コンプ
レッサの回転数がこれにつれて変化して制御量ＥTが０
となる。
て補正して、燃料流量制御値ＥTに発生する制御値Ｅ
Tは、エンジンの燃料流量制御に用いられると、コンプ
レッサの回転数がこれにつれて変化して制御量ＥTが０
となる。
図示のように、閉ループによる流量の制御量ＥTはＥ
SS,EAと各々比較され、そのうちの最小値が、最小値選
択ゲート28で選択される。
SS,EAと各々比較され、そのうちの最小値が、最小値選
択ゲート28で選択される。
このようにして、高圧コンプレッサの回転数が安定状
態や加速度のみに基づいて制御され限界値を越える、と
いう事態が回避されているのである。
態や加速度のみに基づいて制御され限界値を越える、と
いう事態が回避されているのである。
閉ループ32の動作を第２図により説明する。曲線Ｄは
従来技術による高圧コンプレッサの回転数Ｎ2を表す。
従来技術では、閉ループによる制御値、連続的にコンプ
レッサの回転数の実際値と限界値Ｘの比較によってのみ
算出されていた。故に、従来技術の項で述べたように、
エンジンの動特性にかかわらず、コンプレッサの回転速
度が、限界値を越えてしまっていた。
従来技術による高圧コンプレッサの回転数Ｎ2を表す。
従来技術では、閉ループによる制御値、連続的にコンプ
レッサの回転数の実際値と限界値Ｘの比較によってのみ
算出されていた。故に、従来技術の項で述べたように、
エンジンの動特性にかかわらず、コンプレッサの回転速
度が、限界値を越えてしまっていた。
曲線Ｃは、本発明の制御による同じエンジンの同じ状
況で同じ値に収束するコンプレッサの回転速度を表した
ものである。点線Ｂは、過渡上限値を表す。曲線の左端
を時間０に定めるとＮ2が過渡固定値に達する時間ａま
では、過渡上限値は過渡固定値に保たれ、時間ａになる
とレートリミッタ48は、前述の機構どうりにＲの値を受
信し、過渡上限値が値Ｘに達するか、またはコンプレッ
サの回転速度Ｎ2がＹに達するまでは増加させる。図２
の例では、時間ＣでＮ2がＹに達しているが、場合によ
っては、過渡上限値がＸに達する以前に（例えば図２の
ｂ点）Ｎ2がＹに達するかも知れない。いずれにせよ、
Ｎ2の値がＹより小さくなりしだい、レートリミッタの
出力は、値が０になるか、またはコンプレッサの値が０
になるまで減少する。
況で同じ値に収束するコンプレッサの回転速度を表した
ものである。点線Ｂは、過渡上限値を表す。曲線の左端
を時間０に定めるとＮ2が過渡固定値に達する時間ａま
では、過渡上限値は過渡固定値に保たれ、時間ａになる
とレートリミッタ48は、前述の機構どうりにＲの値を受
信し、過渡上限値が値Ｘに達するか、またはコンプレッ
サの回転速度Ｎ2がＹに達するまでは増加させる。図２
の例では、時間ＣでＮ2がＹに達しているが、場合によ
っては、過渡上限値がＸに達する以前に（例えば図２の
ｂ点）Ｎ2がＹに達するかも知れない。いずれにせよ、
Ｎ2の値がＹより小さくなりしだい、レートリミッタの
出力は、値が０になるか、またはコンプレッサの値が０
になるまで減少する。
この例では、過渡上限値は同じ一定値で増加、減少し
ているが、違う値でも、一定値でなくても、全く構わな
い。
ているが、違う値でも、一定値でなくても、全く構わな
い。
また、本発明は、取りうる値に制限があるパラメータ
を制御するためには、どんなパラメータにも有用であ
り、また、本発明の閉ループは、総てのプロセスや装置
等の制御に有用である。
を制御するためには、どんなパラメータにも有用であ
り、また、本発明の閉ループは、総てのプロセスや装置
等の制御に有用である。
第１図は、本発明の好適実施例による制御装置のブロッ
ク図、 第２図は、在来技術と本発明での制御過程を比較して示
すグラフである。 10……エンジン 12……低圧コンプレッサ 16……低圧タービン 18……高圧タービン 20……バーナー部 22……燃料ノズル 24……バーナー 26……バルブ 28……最低値選択ゲート 30……積分器 32……閉ループ部 34……コンパレータ 35……コンバレータ出力 38……スイッチ 40……スイッチ出力 42……乗算器出力 44……乗算器 46……レートリミッタ出力 48……レートリミッタ 52……加算器 54……加算器出力 56……減算器 58……補正回路
ク図、 第２図は、在来技術と本発明での制御過程を比較して示
すグラフである。 10……エンジン 12……低圧コンプレッサ 16……低圧タービン 18……高圧タービン 20……バーナー部 22……燃料ノズル 24……バーナー 26……バルブ 28……最低値選択ゲート 30……積分器 32……閉ループ部 34……コンパレータ 35……コンバレータ出力 38……スイッチ 40……スイッチ出力 42……乗算器出力 44……乗算器 46……レートリミッタ出力 48……レートリミッタ 52……加算器 54……加算器出力 56……減算器 58……補正回路
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−23540（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−60939（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−162324（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−105511（ＪＰ，Ａ) 特公 昭50−32886（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (7)
- 【請求項１】エンジンが作動してる間、所定のエンジン
運転の値を所定の限界値をこえないようエンジンを制御
するエンジン制御ループにおいて、 前記所定のエンジン運転パラメータの実際値を検出し、
前記エンジン運転パラメータの実際値と予め設定する上
限値とを比較して、前記エンジン運転パラメータと前記
上限値の差を示す差情報を発生し、前記エンジン運転パ
ラメータの実際値が一定値に達するまで前記上限値を前
記限界値より小さい一定値に保持し、前記エンジン運転
パラメータの実際値が前記一定値に達したときに、前記
上限値を所定の増加率で上限値に対応する最大値に達す
るまで増加させ、前記エンジン運転パラメータの実際値
が前記一定値より小さくなったときに、前記上限値を所
定の減少率で前記一定値まで減少させるようにしたこと
を特徴とする制御方法。 - 【請求項２】前記の所定の増加率及び減少率は各々一定
の値である請求項第１項記載の制御方法。 - 【請求項３】前記の一定の増加率と減少率は同じ値であ
る請求項第２項記載の制御方法。 - 【請求項４】制御するエンジンの動特性に応じてエンジ
ン運転パラメータについて算出された差情報を補正し、
その補正値を０にするエンジンの燃料流量の変化量を決
定するようにした請求項第１乃至第３のいずれかに記載
の制御方法。 - 【請求項５】前記エンジンは、コンプレッサを有するガ
スタービンエンジンであり、前記エンジン運転パラメー
タはコンプレッサの回転数である請求項第１項記載の制
御方法。 - 【請求項６】所定のエンジン運転パラメータに基づく制
御ループによる燃料流量の変化量を含む複数の燃料流量
制御パラメータが、各々異なったエンジン運転パラメー
タに基づいて発生され、前記制御パラメータのうちの最
低値がエンジンへの燃料流量の変化量の制御パラメータ
として選択されるガスタービンエンジンの制御装置にお
いて、 前記所定のエンジン運転パラメータの実際値と予め設定
する上限値の差を決定し、該差を表す差情報を発生し、
前記エンジン運転パラメータの実際値が前記一定値に達
するまで上限値の値を、所定の限界値よりも小さい一定
に保持し、前記エンジン運転パラメータが前記一定値に
達したときに、前記上限値を所定の増加率で前記限界値
に達するまで増大させ、前記エンジン運転パラメータの
値が減少して前記一定値に達したときに、前記上限値を
前記一定値に向かって所定の減少率で減少させ、前記燃
料流量の変化量をガスタービンエンジンの動特性により
補正し、前記補正値を０にするように燃料流量を制御す
る、ガスタービンエンジンの制御装置。 - 【請求項７】前記エンジン運転パラメータがエンジンの
コンプレッサの回転数である請求項第６項記載の制御方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US188590 | 1988-04-29 | ||
| US07/188,590 US4845943A (en) | 1988-04-29 | 1988-04-29 | Control method for topping loop |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0211835A JPH0211835A (ja) | 1990-01-16 |
| JP2781407B2 true JP2781407B2 (ja) | 1998-07-30 |
Family
ID=22693784
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1107131A Expired - Lifetime JP2781407B2 (ja) | 1988-04-29 | 1989-04-26 | 制御装置 |
| JP1109024A Pending JPH0228802A (ja) | 1988-04-29 | 1989-04-27 | 制御装置 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1109024A Pending JPH0228802A (ja) | 1988-04-29 | 1989-04-27 | 制御装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4845943A (ja) |
| JP (2) | JP2781407B2 (ja) |
| FR (1) | FR2630780B1 (ja) |
| GB (1) | GB2217875B (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8730187D0 (en) * | 1987-12-24 | 1988-02-03 | Rolls Royce Plc | Overspeed limiter for gas turbine aeroengine |
| GB8800904D0 (en) * | 1988-01-15 | 1988-02-17 | Rolls Royce Plc | Fuel control system |
| US6321525B1 (en) | 2000-02-03 | 2001-11-27 | Rolls-Royce Corporation | Overspeed detection techniques for gas turbine engine |
| JP4523693B2 (ja) * | 2000-03-15 | 2010-08-11 | 本田技研工業株式会社 | 航空機用ガスタービン・エンジンの制御装置 |
| US11293353B2 (en) * | 2017-05-31 | 2022-04-05 | Raytheon Technologies Corporation | Transient control to extend part life in gas turbine engine |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1520882A (en) * | 1974-07-24 | 1978-08-09 | Lucas Industries Ltd | Electronic fuel control for a gas turbine engine |
| US4188781A (en) * | 1978-04-25 | 1980-02-19 | General Electric Company | Non-linear dual mode regulator circuit |
| US4337615A (en) * | 1979-03-21 | 1982-07-06 | The Garrett Corporation | Gas turbine fuel control system |
| GB2059631B (en) * | 1979-09-21 | 1983-09-07 | Lucas Industries Ltd | Gas turbine engine fuel control system |
| CA1149909A (en) * | 1979-09-21 | 1983-07-12 | Robert G. Burrage | Gas turbine engine fuel control system |
| GB2088961B (en) * | 1980-11-26 | 1984-06-13 | Rolls Royce | Fuel control system for a gas turbine engine |
| US4543782A (en) * | 1982-05-21 | 1985-10-01 | Lucas Industries | Gas turbine engine fuel control systems |
-
1988
- 1988-04-29 US US07/188,590 patent/US4845943A/en not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-04-12 GB GB8908190A patent/GB2217875B/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-04-26 JP JP1107131A patent/JP2781407B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1989-04-26 FR FR898905550A patent/FR2630780B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1989-04-27 JP JP1109024A patent/JPH0228802A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2630780B1 (fr) | 1992-11-27 |
| JPH0228802A (ja) | 1990-01-30 |
| GB2217875B (en) | 1992-08-26 |
| JPH0211835A (ja) | 1990-01-16 |
| FR2630780A1 (fr) | 1989-11-03 |
| GB2217875A (en) | 1989-11-01 |
| US4845943A (en) | 1989-07-11 |
| GB8908190D0 (en) | 1989-05-24 |
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