JPH0583741B2 - - Google Patents
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- JPH0583741B2 JPH0583741B2 JP60242574A JP24257485A JPH0583741B2 JP H0583741 B2 JPH0583741 B2 JP H0583741B2 JP 60242574 A JP60242574 A JP 60242574A JP 24257485 A JP24257485 A JP 24257485A JP H0583741 B2 JPH0583741 B2 JP H0583741B2
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- JP
- Japan
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- pressure compressor
- signal
- speed
- high pressure
- engine
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- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
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- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 2
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- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
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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
- F05D2270/02—Purpose of the control system to control rotational speed (n)
-
- 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
- F05D2270/02—Purpose of the control system to control rotational speed (n)
- F05D2270/023—Purpose of the control system to control rotational speed (n) of different spools or shafts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、ガスタービンエンジンの燃料制御、
一層詳細には電子的制御の制御ループに係る。
一層詳細には電子的制御の制御ループに係る。
背景技術
周知のように、ガスタービンエンジンの燃料制
御は、他の機能に加えて、本質的に、濃厚又は希
薄排気、サージング、超過温度などを招くことな
く可能なかぎり迅速に、実質的に即時のエンジン
応答を達成し且つオペレータにより設定された条
件に加速し得るように、エンジンへの供給燃料を
計量する役割をする。同様に、燃料制御は、可能
なかぎり迅速にオペレータからの指令に応答して
エンジンを減速する役割をする。その終了時に燃
料制御はいくつかのエンジンパラメータをモニタ
し、またエンジン作動を最適化するパラメータ値
を計算する。
御は、他の機能に加えて、本質的に、濃厚又は希
薄排気、サージング、超過温度などを招くことな
く可能なかぎり迅速に、実質的に即時のエンジン
応答を達成し且つオペレータにより設定された条
件に加速し得るように、エンジンへの供給燃料を
計量する役割をする。同様に、燃料制御は、可能
なかぎり迅速にオペレータからの指令に応答して
エンジンを減速する役割をする。その終了時に燃
料制御はいくつかのエンジンパラメータをモニタ
し、またエンジン作動を最適化するパラメータ値
を計算する。
近年、燃料制御は、燃料制御の油圧−機械式計
算機機構を全電子式計算機に置換することにより
進歩してきた。明らかに、検出されたパラメータ
の時間的変化率を測定することは、微分信号が変
化を本質的に予測するので、迅速な応答性のため
に望ましい。しかし、検出された信号の微分の計
算は、ノイズが信号の精度に不利に影響するの
で、問題を生ずる。すなわち、フイルタの下端は
この入力信号に十分に迅速に応答し得ず、従つて
下端に於て微分に影響する。応答の速度が不可欠
である場合には、フイルタの使用、従つてまた微
分の使用は満足でない。
算機機構を全電子式計算機に置換することにより
進歩してきた。明らかに、検出されたパラメータ
の時間的変化率を測定することは、微分信号が変
化を本質的に予測するので、迅速な応答性のため
に望ましい。しかし、検出された信号の微分の計
算は、ノイズが信号の精度に不利に影響するの
で、問題を生ずる。すなわち、フイルタの下端は
この入力信号に十分に迅速に応答し得ず、従つて
下端に於て微分に影響する。応答の速度が不可欠
である場合には、フイルタの使用、従つてまた微
分の使用は満足でない。
発明の開示
本発明の目的は、ガスタービンエンジンの電子
的制御のために、パラメータの微分値の制御を、
その微分の明示的な計算をせずに、達成するため
の手段を提供することである。本発明の目的は、
二つの信号の確実な選択により加速又は減速モー
ドのような過渡状態から定常状態への移行を達成
することである。これは過渡状態と定常状態との
間のコンテンシヨンを最小化又は消去する。
的制御のために、パラメータの微分値の制御を、
その微分の明示的な計算をせずに、達成するため
の手段を提供することである。本発明の目的は、
二つの信号の確実な選択により加速又は減速モー
ドのような過渡状態から定常状態への移行を達成
することである。これは過渡状態と定常状態との
間のコンテンシヨンを最小化又は消去する。
本発明による制御システムは、微分がスケジユ
ールされるべきパラメータに与えられる通常の定
常状態制御法則から得られる情報を利用すること
により過渡的微分スケジユーリングの要求を達成
する。本制御システムは、検出された変数及び補
償された変数の双方に基づいて微分を合成するた
め、変数の定常状態制御に必要とされる補償パラ
メータを使用する。この擬似微分が必要とされる
値と比較される。ゲイン係数により乗算されたそ
れらの値の差は制御出力パラメータの微分であ
る。この信号の積分は、フル・オーソリテイ電子
的制御に典型的であり且つ燃料計量弁への他の入
力のすべてと両立性を有する制御出力値である。
ールされるべきパラメータに与えられる通常の定
常状態制御法則から得られる情報を利用すること
により過渡的微分スケジユーリングの要求を達成
する。本制御システムは、検出された変数及び補
償された変数の双方に基づいて微分を合成するた
め、変数の定常状態制御に必要とされる補償パラ
メータを使用する。この擬似微分が必要とされる
値と比較される。ゲイン係数により乗算されたそ
れらの値の差は制御出力パラメータの微分であ
る。この信号の積分は、フル・オーソリテイ電子
的制御に典型的であり且つ燃料計量弁への他の入
力のすべてと両立性を有する制御出力値である。
他の特徴及び利点は、以下に本発明の実施態様
を図面により説明するなかで明らかになろう。
を図面により説明するなかで明らかになろう。
発明を実施するための最良の形態
本発明は、その好ましい実施態様で、たとえば
本願の譲受人であるユナイテツド・テクノロジー
ズ・コーポレイシヨンのプラツト・アンド・ホイ
ツトニー・エアクラフトにより製造された
PW2037エンジンモデルに使用されるようなユナ
イテツド・テクノロジーズ・コーポレイシヨンの
ハミルトン・スタンダード・デイビジヨンにより
製造された燃料制御装置モデルNo.EEC−104のよ
うなフル・オーソリテイ電子式デイジタル制御装
置と共に利用される。
本願の譲受人であるユナイテツド・テクノロジー
ズ・コーポレイシヨンのプラツト・アンド・ホイ
ツトニー・エアクラフトにより製造された
PW2037エンジンモデルに使用されるようなユナ
イテツド・テクノロジーズ・コーポレイシヨンの
ハミルトン・スタンダード・デイビジヨンにより
製造された燃料制御装置モデルNo.EEC−104のよ
うなフル・オーソリテイ電子式デイジタル制御装
置と共に利用される。
ここでは、動力設備が軸流双スプールターボフ
アンであり、また燃料制御装置がオペレータの動
力設定に応答して自動的に動力スケジユーリング
を達成するべくエンジンへの燃料を計量する役割
をすることに言及すれば十分である。
アンであり、また燃料制御装置がオペレータの動
力設定に応答して自動的に動力スケジユーリング
を達成するべくエンジンへの燃料を計量する役割
をすることに言及すれば十分である。
燃料弁１０及びその構成要素は、燃料流量の時
間的変化率（W〓f）に換算して表された動力設定、
サージング制限、温度制御、最小バーナ圧力など
を示す複数個の入力を受ける適当な積分器１１を
含んでいる。適当な選択ゲート１３が、適当な量
でエンジンへの燃料を計量するように燃料計量装
置の時間的変化率を設定するべくこれらのW〓f値
のうち最大の値を選択する役割をする。計量弁１
０からの供給燃料は最適エンジン作動のため接続
管１６を経てエンジン１４のバーナ１２に与えら
れる。
間的変化率（W〓f）に換算して表された動力設定、
サージング制限、温度制御、最小バーナ圧力など
を示す複数個の入力を受ける適当な積分器１１を
含んでいる。適当な選択ゲート１３が、適当な量
でエンジンへの燃料を計量するように燃料計量装
置の時間的変化率を設定するべくこれらのW〓f値
のうち最大の値を選択する役割をする。計量弁１
０からの供給燃料は最適エンジン作動のため接続
管１６を経てエンジン１４のバーナ１２に与えら
れる。
本発明によれば、移行条件、例えば定常状態エ
ンジン作動条件への減速は、エンジンが濃厚又は
希薄排気に遭遇せず、しかも可能なかぎり迅速に
移行を達成し且つ制御安定性を維持することを保
証するように制御される。明らかに、デイジタル
制御で安定な過渡信号を得るための最も良く知ら
れている方法は、例えば、測定されたプロセスパ
ラメータに応答してプロセスの制御を行う微分制
御動作を組入れた調節器により用いられるべき速
度又は圧力のようにプロセス測定に応答して信号
を発生することである。時間関数の時間的変化率
として定義される時間関数の微分の利点は良く知
られており、制御ループ又はシステムの応答又は
制御動作をスピードアツプする役割をする。しか
し、この特定の環境のノイズのために微分信号を
得るのが困難であるので、本発明では、微分を計
算せずに、擬似微分信号が用いられる。
ンジン作動条件への減速は、エンジンが濃厚又は
希薄排気に遭遇せず、しかも可能なかぎり迅速に
移行を達成し且つ制御安定性を維持することを保
証するように制御される。明らかに、デイジタル
制御で安定な過渡信号を得るための最も良く知ら
れている方法は、例えば、測定されたプロセスパ
ラメータに応答してプロセスの制御を行う微分制
御動作を組入れた調節器により用いられるべき速
度又は圧力のようにプロセス測定に応答して信号
を発生することである。時間関数の時間的変化率
として定義される時間関数の微分の利点は良く知
られており、制御ループ又はシステムの応答又は
制御動作をスピードアツプする役割をする。しか
し、この特定の環境のノイズのために微分信号を
得るのが困難であるので、本発明では、微分を計
算せずに、擬似微分信号が用いられる。
図面に示されている好ましい実施例では、シス
テムは低圧圧縮機１７の回転速度及びエンジンの
入口１９に於ける温度を検出し、また関数発生器
２０に与えられる補正された圧縮機速度信号を適
当な仕方で計算する。この関数発生器には、エン
ジンにより動力を与えられている航空機の高度を
示す高度信号が入力され、この高度信号は補正さ
れた圧縮機速度信号をバイアスさせる。この関数
発生器の出力は高圧圧縮機の速度の時間的変化率
（N〓2）を示す信号である。
テムは低圧圧縮機１７の回転速度及びエンジンの
入口１９に於ける温度を検出し、また関数発生器
２０に与えられる補正された圧縮機速度信号を適
当な仕方で計算する。この関数発生器には、エン
ジンにより動力を与えられている航空機の高度を
示す高度信号が入力され、この高度信号は補正さ
れた圧縮機速度信号をバイアスさせる。この関数
発生器の出力は高圧圧縮機の速度の時間的変化率
（N〓2）を示す信号である。
関数発生器２２は高圧圧縮機２１の回転速度及
び入口１９に於ける温度の測定により得られた補
正された高圧圧縮機速度信号に応答し、乗算器２
４に与えられる時間応答信号及び乗算器２６に与
えられるゲイン信号を発生する。乗算器２４の出
力信号は参照される高圧圧縮機速度（N2）を示
す。
び入口１９に於ける温度の測定により得られた補
正された高圧圧縮機速度信号に応答し、乗算器２
４に与えられる時間応答信号及び乗算器２６に与
えられるゲイン信号を発生する。乗算器２４の出
力信号は参照される高圧圧縮機速度（N2）を示
す。
参照N2信号は次いで加算器２５内で実際の高
圧圧縮機速度（N2）を示す信号と加算される。
加算器２５の出力信号はさらに、制御ループに安
定性を組入れるようにエンジン特性を示す進み値
を与える補償回路網により処理される。補償器３
２からの出力は加算器３４に与えられる所望の
N2信号である。
圧圧縮機速度（N2）を示す信号と加算される。
加算器２５の出力信号はさらに、制御ループに安
定性を組入れるようにエンジン特性を示す進み値
を与える補償回路網により処理される。補償器３
２からの出力は加算器３４に与えられる所望の
N2信号である。
関数発生器２２により発生された時間応答信号
は補償回路３２及び３６に与えられる。これは特
定のエンジンに対する実際のN2信号を補償し、
また加算器３４は補償された所望のN2信号及び
補償された実際のN2信号の値を比較して、燃料
弁１０の積分器回路網に与えられる誤差信号を発
生する。関数発生器２２により計算されたゲイン
は、燃料弁に与えられる前に、乗算器２６内で
N2誤差信号に乗算される。
は補償回路３２及び３６に与えられる。これは特
定のエンジンに対する実際のN2信号を補償し、
また加算器３４は補償された所望のN2信号及び
補償された実際のN2信号の値を比較して、燃料
弁１０の積分器回路網に与えられる誤差信号を発
生する。関数発生器２２により計算されたゲイン
は、燃料弁に与えられる前に、乗算器２６内で
N2誤差信号に乗算される。
燃料制御部に与えられる信号は燃料流量の時間
的変化率信号である。燃料制御システムの他の制
御ループは計算されたWf信号を導線４０を経て
最大値選択ゲート１３に与える。最大値選択ゲー
ト１３はこれらの信号を処理して計量弁に入力信
号を与える。
的変化率信号である。燃料制御システムの他の制
御ループは計算されたWf信号を導線４０を経て
最大値選択ゲート１３に与える。最大値選択ゲー
ト１３はこれらの信号を処理して計量弁に入力信
号を与える。
本システムは、減速モードの計算された信号を
最大値選択ゲート４２の使用により不作動にする
オーバーライドを組入れている。このゲートは
N2所望信号又はエンジンアイドル条件モードN2
信号の大きいほうを出力する役割をする。
最大値選択ゲート４２の使用により不作動にする
オーバーライドを組入れている。このゲートは
N2所望信号又はエンジンアイドル条件モードN2
信号の大きいほうを出力する役割をする。
以上に於ては本発明を特定の好ましい実施例に
ついて説明してきたが、本発明はこれらの実施例
に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて
種々の実施例が可能であることは当業者にとつて
明らかであろう。
ついて説明してきたが、本発明はこれらの実施例
に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて
種々の実施例が可能であることは当業者にとつて
明らかであろう。
図面は本発明を解図的に示すブロツク図であ
る。 １０……燃料弁、１１……積分器、１２……バ
ーナ、１３……選択ゲート、１４……エンジン、
１７……低圧圧縮機、１９……入口、２０……第
一の関数発生器、２１……高圧圧縮機、２２……
第二の関数発生器、２４……乗算器、２５……第
一の加算器、２６……乗算器、３２……第一の補
償器、３４……第二の加算器、３６……第二の補
償器、４２……選択ゲート。
る。 １０……燃料弁、１１……積分器、１２……バ
ーナ、１３……選択ゲート、１４……エンジン、
１７……低圧圧縮機、１９……入口、２０……第
一の関数発生器、２１……高圧圧縮機、２２……
第二の関数発生器、２４……乗算器、２５……第
一の加算器、２６……乗算器、３２……第一の補
償器、３４……第二の加算器、３６……第二の補
償器、４２……選択ゲート。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 高圧圧縮機と、低圧圧縮機及びバーナと、燃
料源とを有する形式のガスタービンエンジンの制
御方法であつて、 前記エンジンの作動を制御するため、エンジン
作動条件に応答して燃料調整手段を電子的に制御
する過程と、 高圧圧縮機のパラメータの微分値をシミユレー
トするシミユレーシヨン過程を含んでおり、前記
エンジンの過渡的条件に対して前記調整手段の時
間的変化率を制限する過程と を含んでいる制御方法に於て、 前記シミユレーシヨン過程が、 (a) 補正された低圧圧縮機速度及び高圧圧縮機速
度を計算する過程と、 (b) 補正された低圧圧縮機速度及び高度の関数で
ある出力信号を、高圧圧縮機速度の時間的変化
率を示す信号として発生する過程と、 (c) 補正された高圧圧縮機速度の関数である時定
数を有する補償された高圧圧縮機速度を示す信
号と実際の高圧圧縮機速度を示す信号とを加算
する過程と、 (d) 高圧圧縮機の所望の回転速度を示す出力信号
を発生する過程と、 (e) 高圧圧縮機の所望の回転速度と高圧圧縮機の
実際の速度との間の誤差を、それらの双方がエ
ンジンの動特性により決定される時定数を補償
された後に、計算する過程と を含んでいることを特徴とするガスタービンエン
ジンの制御方法。 ２ 高圧圧縮機と、低圧圧縮機と、バーナと、燃
料源と、前記燃料源から前記バーナへの燃料の流
れを調整するための手段と、前記エンジンの作動
を制御するためエンジン作動条件に応答して前記
調整手段を制御するための電子的制御手段と、高
圧圧縮機の微分値をシミユレートするためのシミ
ユレーシヨン手段を含んでおり前記エンジンの過
渡的条件に対して前記調整手段の時間的変化率を
制限するための手段とを含んでいるガスタービン
エンジンの制御装置に於て、前記シミユレーシヨ
ン手段が、 第一の信号を発生するため前記低圧圧縮機の速
度を検出するための手段と、 第二の信号を発生するため前記エンジンの入口
に於ける圧力を検出するための手段と、 前記低圧圧縮機の補正された速度を示す第三の
信号を発生するため前記の第一の信号及び第二の
信号を組合せるための手段と、 第四の信号を発生するため前記エンジンの高度
を検出するための手段と、 第五の信号を発生するため前記高圧圧縮機の速
度を検出するための手段と、 前記高圧圧縮機の補正された速度を示す第六の
信号を発生するため前記の第五の信号及び第二の
信号を組合せるための手段と、 前記高圧圧縮機の速度の時間的変化率を示す信
号を発生するため前記の第三の信号及び第四の信
号に応答する第一の関数発生器手段と、 前記高圧圧縮機の速度に対する時定数を発生す
るため前記の第六の信号に応答する第二の関数発
生器手段と、 前記の第一の関数発生器及び第二の関数発生器
の出力信号を組合わせるための乗算手段と、 前記第五の信号を前記乗算手段の出力信号に加
えるための第一の加算器手段と、 所望の高圧圧縮機の速度を示す信号を発生する
ため前記第一の加算器手段及び前記第二の関数発
生器手段に応答する第一の補償器手段と、 補償された実際の高圧圧縮機速度を発生するた
め前記第二の関数発生器及び前記第五の信号に応
答する第二の補償器信号と、 前記電子的制御手段を制御するための誤差信号
を発生するため前記第一の補償器手段及び前記第
二の補償器手段に応答する第二の加算器手段と を含んでいることを特徴とするガスタービンエン
ジンの制御装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/683,088 US4651518A (en) | 1984-12-18 | 1984-12-18 | Transient derivative scheduling control system |
| US683088 | 1984-12-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61145326A JPS61145326A (ja) | 1986-07-03 |
| JPH0583741B2 true JPH0583741B2 (ja) | 1993-11-29 |
Family
ID=24742532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60242574A Granted JPS61145326A (ja) | 1984-12-18 | 1985-10-29 | ガスタ−ビンエンジンの制御方法及び装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4651518A (ja) |
| EP (1) | EP0185600B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61145326A (ja) |
| CA (1) | CA1240380A (ja) |
| DE (2) | DE185600T1 (ja) |
| IL (1) | IL76566A (ja) |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4748804A (en) * | 1986-12-08 | 1988-06-07 | United Technologies Corporation | Inlet total temperature synthesis for gas turbine engines |
| US4765133A (en) * | 1986-12-08 | 1988-08-23 | United Technologies Corporation | Fuel control with smooth mode transition |
| US4773213A (en) * | 1986-12-08 | 1988-09-27 | United Technologies Corporation | Engine control with smooth transition to synthesized parameter |
| GB8717287D0 (en) * | 1987-07-22 | 1987-11-18 | Lucas Ind Plc | Closed loop control system |
| US4912642A (en) * | 1987-09-03 | 1990-03-27 | The Boeing Company | Coordinated engine autothrottle |
| US5083723A (en) * | 1990-12-14 | 1992-01-28 | Teledyne Industries, Inc. | Air-driven, turbine tow reel machine controlled according to towline velocity and vent door position |
| US5212943A (en) * | 1991-10-08 | 1993-05-25 | Sundstrand Corporation | Reduced thermal stress turbine starting strategy |
| US5447023A (en) * | 1992-06-30 | 1995-09-05 | United Technologies Corporation | Synthesized fuel flow rate and metering valve position |
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