RU2332581C1 - Gas turbine engine automatic control system - Google Patents

Gas turbine engine automatic control system Download PDF

Info

Publication number
RU2332581C1
RU2332581C1 RU2007100448/06A RU2007100448A RU2332581C1 RU 2332581 C1 RU2332581 C1 RU 2332581C1 RU 2007100448/06 A RU2007100448/06 A RU 2007100448/06A RU 2007100448 A RU2007100448 A RU 2007100448A RU 2332581 C1 RU2332581 C1 RU 2332581C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
turbine engine
gas turbine
comparator
Prior art date
Application number
RU2007100448/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Иванович Петунин (RU)
Валерий Иванович Петунин
Аркадий Исаакович Фрид (RU)
Аркадий Исаакович Фрид
Светлана Тахировна Кадырова (RU)
Светлана Тахировна Кадырова
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет
Priority to RU2007100448/06A priority Critical patent/RU2332581C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2332581C1 publication Critical patent/RU2332581C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: invention relates to gas turbine engine automatic control systems (GTE ACS). The GTE ACS incorporates the following components connected in series, i.e. rotor rpm meter, the first comparator element and a minimum algebraic selector, a rotor rpm corrector channel and an adder, a differentiating corrector and a key, the key output being connected to the adder second input, a gas turbine engine, a gas temperature meter, the second comparator element, a comparator, a differentiator and a memory unit, the gas turbine engine second output being connected to the rotor rpm meter. The second comparator element output is connected to the algebraic minimum selector second input. The comparator second input is connected to the first comparator element out, the output of the former being connected to the key second input. The differentiating corrector output is connected to the memory unit second input, the said memory unit output being connected to the adder third input. The first comparator element second input is connected with the rotor rpm controller, the second comparator second output being connected to the gas temperature controller. The system incorporates additionally an electronic isodromic controller and static actuator. Note that the said isodromic controller input is connected to the algebraic minimum selector while its output is connected to the rotor rpm corrector input. The static actuator input is connected to the adder output, while its output is connected to the GTE input.
EFFECT: higher selecting control dynamic accuracy due to ruling out the overtemperature and temperature jumps.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области систем автоматического регулирования (CAP) газотурбинного двигателя (ГТД).The invention relates to the field of automatic control systems (CAP) of a gas turbine engine (GTE).

Известна CAP ГТД, воздействующая на один регулирующий фактор, содержащая измерители выходных параметров, элементы сравнения и исполнительный механизм, причем сигнал с регулятора температуры газа непосредственно действует на настройку регулятора частоты вращения ротора ГТД [Интегральные системы автоматического управления силовыми установками самолетов. / Под ред. А.А.Шевякова. М.: Машиностроение, 1983. - 283 с. С.108, рис.3.7].Known CAP GTE, acting on one regulatory factor, containing measuring instruments for output parameters, comparison elements and an actuator, and the signal from the gas temperature regulator directly affects the setting of the rotor speed controller of the GTE [Integrated systems for automatic control of aircraft power plants. / Ed. A.A.Shevyakova. M.: Mechanical Engineering, 1983.- 283 p. P.108, Fig. 3.7].

Недостатком такой схемы является уменьшение запасов устойчивости, уменьшение допустимых коэффициентов усиления в канале управления и ухудшение динамической точности регулирования при совместной работе регуляторов.The disadvantage of this scheme is the reduction of stability margins, the reduction of allowable gain in the control channel and the deterioration of the dynamic control accuracy during joint operation of the regulators.

Известна CAP ГТД, в которой содержатся измерители частоты вращения ротора ГТД и температуры газа, регуляторы этих параметров, селектор минимума, исполнительное устройство, воздействующее на расход топлива [Интегральные системы автоматического управления силовыми установками самолетов. / Под ред. А.А.Шевякова. М.: Машиностроение, 1983. - 283 с. С.126, рис.3.26].Known CAP GTE, which contains meters of rotor speed of a gas turbine engine and gas temperature, regulators of these parameters, a minimum selector, an actuator that affects fuel consumption [Integrated systems for automatic control of aircraft power plants. / Ed. A.A.Shevyakova. M.: Mechanical Engineering, 1983.- 283 p. P.126, fig. 3.26].

Эта CAP двухмерным объектом с одним управляющим воздействием, в которой используется алгебраический селектор. Первый канал этой CAP является каналом управления, определяющим режим работы объекта по выходной координате Y1, его заданная величина Y10 зависит от времени. Второй канал - канал ограничения, его заданная величина Y20 является постоянной и определяет максимальный режим работы объекта по координате Y2.This CAP is a two-dimensional object with one control action, which uses an algebraic selector. The first channel of the CAP is a control channel, determining the operation mode object for output to the coordinate Y 1, a target value Y 10 time dependent. The second channel is the restriction channel, its predetermined value Y 20 is constant and determines the maximum mode of operation of the object by the coordinate Y 2 .

Эта CAP ГТД имеет невысокую динамическую точность и заброс по температуре при селектировании, что можно объяснить следующим образом.This CAP GTE has a low dynamic accuracy and temperature cast during selection, which can be explained as follows.

ГТД имеет различные динамические характеристики по разным выходным параметрам управления относительно расхода топлива.GTE has different dynamic characteristics for different output control parameters relative to fuel consumption.

Для получения необходимого качества регулирования переключение селектора должно происходить в момент равенства рассогласований между текущими значениями параметров и уставками параметров [Интегральные системы автоматического управления силовыми установками самолетов. / Под ред. А.А.Шевякова. М.: Машиностроение, 1983. - 283 с. С.110], то есть сигналов перед регуляторами. Из анализа видно, что регулятор температуры газа является инерционным по отношению к регулятору частоты вращения ротора ГТД, поэтому селектор переключается с запаздыванием. В результате происходит заброс по температуре газа.To obtain the required quality of regulation, the selector switch must be switched on at the moment of equality of discrepancies between the current parameter values and parameter settings [Integrated systems for automatic control of aircraft power plants. / Ed. A.A.Shevyakova. M.: Mechanical Engineering, 1983.- 283 p. P.110], that is, signals in front of the regulators. The analysis shows that the gas temperature regulator is inertial with respect to the regulator of the rotor speed of the gas turbine engine, so the selector switches with a delay. As a result, the gas temperature is cast.

Наиболее близкой по достигаемому техническому результату выбранной в качестве ближайшего аналога является CAP ГТД, содержащая каналы регулирования частоты вращения ротора ГТД и температуры газа, первый и второй элементы сравнения, селектор минимума, исполнительный механизм, ГТД, измерители частоты вращения ротора и температуры газа, задатчики частоты вращения ротора и температуры газа, корректирующее звено канала частоты вращения ротора, разностное корректирующее звено, запоминающее устройство, компаратор, дифференциатор, эталонную модель канала ограничения температуры газа, устройство самонастройки, суммирующее устройство [Патент РФ №2172857, МПК 7 F02С 9/28, 27.08.2001].The closest to the technical result achieved, selected as the closest analogue, is the CAP gas turbine engine, which contains channels for regulating the rotor speed of the gas turbine rotor and gas temperature, the first and second comparison elements, the minimum selector, actuator, gas turbine engine, rotor speed and gas temperature meters, frequency controllers rotor rotation and gas temperature, a corrective link of the rotor speed channel, a differential corrective link, a storage device, a comparator, a differentiator, a reference m part of a gas temperature limiting channel, a self-adjusting device, an adder [RF Patent No. 2172857, IPC 7 F02C 9/28, 08/27/2001].

Передаточные функции объекта управления:Transfer functions of the control object:

по координате Y1:along the coordinate Y 1 :

Figure 00000002
Figure 00000002

по координате Y2:along the coordinate Y 2 :

Figure 00000003
Figure 00000003

где K01, K02 - коэффициенты передачи;where K 01 , K 02 - gear ratios;

А1(p), А2(p), В(p) - полиномы, зависящие от вида объекта.A 1 (p), A 2 (p), B (p) are polynomials depending on the type of object.

Порядок А1(p) меньше, чем порядок В(p), а порядок А2(p) равен порядку В(p).The order A 1 (p) is less than the order B (p), and the order A 2 (p) is equal to the order B (p).

Такое математическое описание характерно, например, для динамических характеристик газотурбинного двигателя по частоте вращения ротора и температуре газа при изменении расхода топлива в камеру сгорания.Such a mathematical description is typical, for example, for the dynamic characteristics of a gas turbine engine in terms of rotor speed and gas temperature when the fuel consumption in the combustion chamber changes.

Передаточная функция исполнительного устройства такой системы имеет вид:The transfer function of the actuator of such a system has the form:

Figure 00000004
Figure 00000004

Корректирующее звено канала частоты вращения ротора включено постоянно, его передаточная функцияThe corrective link of the rotor speed channel is constantly on, its transfer function

Figure 00000005
Figure 00000005

Корректирующее звено канала температуры газа с передаточной функциейCorrection link of gas temperature channel with transfer function

Figure 00000006
Figure 00000006

реализуется при включении канала температуры газа подключением Wк1(p) разностного корректирующего звена с передаточной функциейrealized when the gas temperature channel is turned on by connecting W to1 (p) of the differential correction link with the transfer function

Figure 00000007
Figure 00000007

по логическому сигналу L компаратора 16, где L=0 при работе канала управления и L=1 при работе канала ограничения. При этом Wм1(p) и Wм2(p) - передаточные функции моделей разомкнутых каналов соответственно управления и ограничения.by the logical signal L of the comparator 16, where L = 0 during operation of the control channel and L = 1 during operation of the limiting channel. Moreover, W m1 (p) and W m2 (p) are the transfer functions of the models of open channels, respectively, controls and restrictions.

Таким образом, при селектировании происходит структурное изменение корректирующего звена системы, которое приводит к появлению импульсного сигнального возмущения CAP выходным сигналом разностного корректирующего звена, зависящим от динамических характеристик объекта управления.Thus, during selection, a structural change in the system correction link occurs, which leads to the appearance of a pulse signal perturbation CAP by the output signal of the difference correction link, which depends on the dynamic characteristics of the control object.

Это вызывает скачок по температуре газа или режим обратного переключения каналов, что существенно ухудшает качество работы канала ограничения. Следовательно, необходима компенсация динамической погрешности CAP в момент селектирования.This causes a jump in gas temperature or a reverse channel switching mode, which significantly impairs the quality of the restriction channel. Therefore, it is necessary to compensate for the dynamic error of the CAP at the time of selection.

Компенсация динамической погрешности CAP достигается использованием эталонной модели канала ограничения температуры газа, компенсацией сигнального возмущения постоянным сигналом при включении корректирующего звена канала температуры газа и последующим устранением влияния постоянного сигнала при работе канала ограничения выходным сигналом контура сигнальной самонастройки, который компенсирует постоянный сигнал. Формирование постоянного сигнала осуществляется с помощью запоминающего устройства в момент селектирования, определяемый с помощью компаратора и дифференциатора. Таким образом, без сигнальной самонастройки в системе возникает статическая ошибка [Патент РФ №2172857, МПК 7 F02С 9/28, 27.08.2001, фиг.2, а].Compensation of the CAP dynamic error is achieved by using the reference model of the gas temperature limiting channel, compensating for the signal perturbation with a constant signal when the correction element of the gas temperature channel is turned on, and then eliminating the influence of the constant signal when the limiting channel operates with the output signal of the self-tuning signal loop, which compensates for the constant signal. The formation of a constant signal is carried out using a storage device at the time of selection, determined using a comparator and differentiator. Thus, without a signal self-tuning, a static error occurs in the system [RF Patent No. 2172857, IPC 7 F02C 9/28, 08.28.2001, FIG. 2, a].

Недостатком такой схемы является то, что эта задача решается достаточно сложно.The disadvantage of this scheme is that this problem is solved quite difficult.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение астатизма системы по возмущению и тем самым улучшение динамических характеристик CAP путем устранения заброса температуры, скачков по температуре и зоны совместной работы каналов, что приводит к повышению ресурса ГТД и упрощению структуры CAP.The task to which the claimed invention is directed is to provide perturbation of the system astatism and thereby improve the dynamic characteristics of the CAP by eliminating the temperature drop, temperature jumps and the joint area of the channels, which leads to an increase in the gas turbine engine resource and simplification of the CAP structure.

Поставленная задача решается тем, что система автоматического регулирования газотурбинного двигателя, содержащая последовательно соединенные измеритель частоты вращения ротора, первый элемент сравнения и алгебраический селектор минимума, последовательно соединенные корректирующее звено канала частоты вращения ротора и суммирующее устройство, последовательно соединенные разностное корректирующее звено и ключ, причем выход ключа соединен со вторым входом суммирующего устройства, последовательно соединенные газотурбинный двигатель, измеритель температуры газа, второй элемент сравнения, компаратор, дифференциатор и запоминающее устройство, причем второй выход газотурбинного двигателя соединен с измерителем частоты вращения ротора, выход второго элемента сравнения соединен со вторым входом алгебраического селектора минимума, второй вход компаратора подключен к выходу первого элемента сравнения, а выход соединен со вторым входом ключа, выход разностного корректирующего звена соединен со вторым входом запоминающего устройства, выход запоминающего устройства подключен к третьему входу суммирующего устройства, ко второму входу первого элемента сравнения подключен задатчик частоты вращения ротора, а ко второму входу второго элемента сравнения подключен задатчик температуры газа, в отличие от прототипа дополнительно содержит электронный изодромный регулятор и статическое исполнительное устройство, причем вход электронного изодромного регулятора соединен с выходом алгебраического селектора минимума, а его выход соединен со входом корректирующего звена канала частоты вращения ротора и со входом разностного корректирующего звена, вход статического исполнительного устройства соединен с выходом суммирующего устройства, а выход подключен ко входу газотурбинного двигателя.The problem is solved in that the automatic control system of the gas turbine engine, comprising a rotor speed meter connected in series, a first comparison element and an algebraic minimum selector, a rotor speed channel corrector link and a summing device, a differential correction link and a key connected in series, the output the key is connected to the second input of the summing device, the gas turbine engine is connected in series a gas temperature meter, a second comparison element, a comparator, a differentiator and a storage device, the second output of a gas turbine engine connected to a rotor speed meter, the output of the second comparison element connected to the second input of the algebraic minimum selector, the second input of the comparator connected to the output of the first comparison element and the output is connected to the second input of the key, the output of the differential correction link is connected to the second input of the storage device, the output of the storage device connected to the third input of the summing device, the rotor speed controller is connected to the second input of the first comparison element, and the gas temperature controller is connected to the second input of the second comparison element, in contrast to the prototype, it additionally contains an electronic isodromic controller and a static actuator, and the input of the electronic isodromic controller connected to the output of the algebraic minimum selector, and its output is connected to the input of the correction link of the channel of the rotor speed and stroke differential correction unit, the input of the static actuator connected to the output of the summing device, and an output connected to an input of a gas turbine engine.

Сущность системы поясняется чертежами. На фиг.1 изображена структурная схема системы автоматического регулирования газотурбинного двигателя, на фиг.2 изображены результаты моделирования переходных процессов при селектировании, причем:The essence of the system is illustrated by drawings. Figure 1 shows a structural diagram of a system for automatic control of a gas turbine engine, figure 2 shows the results of the simulation of transients during selection, and:

на фиг.2, а - переходной процесс в системе при отсутствии компенсации, при котором возникает скользящий режим работы;figure 2, a is a transient process in the system in the absence of compensation, in which there is a sliding mode of operation;

на фиг.2, б - переходной процесс с компенсацией постоянным сигналом на выходе запоминающего устройства в прототипе без контура самонастройки;figure 2, b is a transient process with compensation by a constant signal at the output of the storage device in the prototype without a self-tuning circuit;

на фиг.2, в - переходной процесс в заявляемой системе.figure 2, in - transient in the inventive system.

Система автоматического регулирования газотурбинного двигателя содержит последовательно соединенные измеритель частоты вращения ротора 1, первый элемент сравнения 2 и алгебраический селектор минимума 3, последовательно соединенные корректирующее звено канала частоты вращения ротора 4 и суммирующее устройство 5, последовательно соединенные разностное корректирующее звено 6 и ключ 7, причем выход ключа 7 соединен со вторым входом суммирующего устройства 5, последовательно соединенные газотурбинный двигатель 8, измеритель температуры газа 9, второй элемент сравнения 10, компаратор 11, дифференциатор 12 и запоминающее устройство 13, причем второй выход газотурбинного двигателя 8 соединен с измерителем частоты вращения ротора 1, выход второго элемента сравнения 10 соединен со вторым входом алгебраического селектора минимума 3, второй вход компаратора 11 подключен к выходу первого элемента сравнения 2, а выход соединен со вторым входом ключа 7, выход разностного корректирующего звена 6 соединен со вторым входом запоминающего устройства 13, выход запоминающего устройства 13 подключен к третьему входу суммирующего устройства 5, ко второму входу первого элемента сравнения 2 подключен задатчик частоты вращения ротора 14, а ко второму входу второго элемента сравнения 10 подключен задатчик температуры газа 15, вход электронного изодромного регулятора 16 соединен с выходом алгебраического селектора минимума 3, а его выход соединен со входом корректирующего звена канала частоты вращения ротора 4 и со входом разностного корректирующего звена 6, вход статического исполнительного устройства 17 соединен с выходом суммирующего устройства 5, а выход подключен ко входу газотурбинного двигателя 8.The automatic control system of a gas turbine engine comprises a rotor 1 frequency meter connected in series, a first comparison element 2 and an algebraic minimum 3 selector, a corrective link of the rotor speed channel 4 and an adder 5 connected in series, a differential corrective link 6 and a key 7 connected in series, the output the key 7 is connected to the second input of the summing device 5, the gas turbine engine 8, a temperature meter ha, are connected in series 9, the second comparison element 10, the comparator 11, the differentiator 12 and the storage device 13, and the second output of the gas turbine engine 8 is connected to the rotational speed meter 1, the output of the second comparison element 10 is connected to the second input of the algebraic selector of minimum 3, the second input of the comparator 11 connected to the output of the first comparison element 2, and the output is connected to the second input of the key 7, the output of the differential correction link 6 is connected to the second input of the storage device 13, the output of the storage device 13 is connected to the third input of the summing device 5, to the second input of the first comparison element 2, the rotor speed controller 14 is connected, and to the second input of the second comparison element 10 the gas temperature controller 15 is connected, the input of the electronic isodromic controller 16 is connected to the output of the algebraic minimum 3 selector, and it the output is connected to the input of the correction link of the rotor speed channel 4 and to the input of the differential correction link 6, the input of the static actuator 17 is connected to the output of the summing device oystva 5, and an output connected to an input 8 of a gas turbine engine.

CAP работает следующим образом: в канале частоты вращения ротора ГТД сигнал с измерителя частоты вращения 1, пропорциональный частоте вращения, поступает на первое сравнивающее устройство 2, где сравнивается с заданным значением задатчика частоты вращения ротора 14 и формируется выходной сигнал рассогласования, пропорциональный отклонению частоты вращения ротора ГТД от заданного значения. Этот сигнал поступает на первый вход алгебраического селектора минимума 3. Выходной сигнал с алгебраического селектора минимума 3 поступает на вход электронного изодромного регулятора 16. Сигнал с электронного изодромного регулятора 16 идет на корректирующее устройство канала частоты вращения 4 и на разностное корректирующее звено 6. Сигнал с корректирующего устройства канала частоты вращения 4 идет на первый вход суммирующего устройства 5, а сигнал с разностного корректирующего звена 6 идет на первый вход ключа 7. Выход ключа 7 подключен к третьему входу суммирующего устройства 5.CAP works as follows: in the channel of the rotor speed of the gas turbine engine, the signal from the rotational speed meter 1, proportional to the speed, is sent to the first comparator 2, where it is compared with the set value of the rotor speed setter 14 and an output error signal is generated proportional to the deviation of the rotor speed GTE from the set value. This signal is fed to the first input of the algebraic minimum selector 3. The output signal from the algebraic minimum selector 3 is fed to the input of the electronic isodromic regulator 16. The signal from the electronic isodromic regulator 16 goes to the correction device of the speed channel 4 and to the differential correction link 6. The signal from the correction device channel speed 4 goes to the first input of the summing device 5, and the signal from the differential correction link 6 goes to the first input of the key 7. The output of the key 7 is connected to retemu input adder 5.

В канале температуры газа за турбиной ГТД сигнал с измерителя температуры газа 9, пропорциональный среднему значению температуры газа за турбиной ГТД, поступает на вход второго сравнивающего устройства 10, где сравнивается с заданным значением температуры газа задатчика температуры газа 15 и формируется сигнал рассогласования, пропорциональный отклонению температуры газа от заданного значения. Этот сигнал поступает на второй вход алгебраического селектора минимума 3.In the gas temperature channel behind the gas turbine turbine, the signal from the gas temperature meter 9, which is proportional to the average gas temperature behind the gas turbine turbine, is fed to the input of the second comparison device 10, where it is compared with the gas temperature setpoint of the gas temperature setter 15 and a mismatch signal proportional to the temperature deviation is generated gas from the set value. This signal is fed to the second input of the algebraic selector of minimum 3.

Одновременно сигналы рассогласования с первого сравнивающего устройства 2 и со второго сравнивающего устройства 10 поступают на компаратор 11. Выходной сигнал с компаратора 11 через дифференциатор 12, который определяет момент селектирования, поступает на первый вход устройства запоминания 13, второй вход которого соединен с выходом разностного корректирующего звена 6. Постоянный компенсирующий сигнал с выхода устройства запоминания 13, амплитуда которого равна величине импульсного возмущения, идет на второй вход суммирующего устройства 5. В результате на вход сумматора подается постоянный ступенчатый сигнал. Выход суммирующего устройства подключен к статическому исполнительному устройству 17, управляющему расходом топлива ГТД.At the same time, the error signals from the first comparing device 2 and from the second comparing device 10 are fed to the comparator 11. The output signal from the comparator 11 through the differentiator 12, which determines the moment of selection, is fed to the first input of the memory device 13, the second input of which is connected to the output of the differential correction link 6. A constant compensating signal from the output of the storage device 13, the amplitude of which is equal to the magnitude of the pulse disturbance, goes to the second input of the summing device 5. As a result, a constant step signal is applied to the input of the adder. The output of the summing device is connected to a static actuating device 17, which controls the fuel consumption of the gas turbine engine.

Сумматор 5 складывает три пришедших сигнала, формируя тем самым сигнал коррекции управляющего воздействия. Этот сигнал ограничивает управляющее воздействие с выхода газотурбинного двигателя 8 и таким образом обеспечивает компенсацию динамической погрешности CAP при включении корректирующего звена Wк2(p). Переходные процессы при этом имеют монотонный характер.The adder 5 adds three incoming signal, thereby forming a signal correction control action. This signal limits the control action from the output of the gas turbine engine 8 and thus provides compensation for the CAP dynamic error when the correction link W k2 (p) is turned on. Transients in this case are monotonous in nature.

Статическая зависимость выходной величины от постоянного компенсирующего сигнала обычно является нежелательной, поскольку создает погрешность управления.The static dependence of the output quantity on a constant compensating signal is usually undesirable, since it creates a control error.

Поэтому статическую погрешность CAP необходимо ликвидировать [Юревич Е.И. Теория автоматического управления. - Л.: Энергия, 1975. - 416 с. С.73].Therefore, the static error CAP must be eliminated [Yurevich E.I. Theory of automatic control. - L.: Energy, 1975 .-- 416 p. P.73].

Статическое отклонение выходной координаты в CAP при действии постоянного компенсирующего сигнала, который получается после запоминающего устройства F, определяется следующим соотношениемThe static deviation of the output coordinate in the CAP under the action of a constant compensation signal, which is obtained after the storage device F, is determined by the following relation

Figure 00000008
Figure 00000008

При наличии возмущения F статическое отклонение выходной координаты будет отсутствовать, если при р=0 выражение передаточной функции замкнутой системы по возмущению

Figure 00000009
обратится в нуль.In the presence of a perturbation F, a static deviation of the output coordinate will be absent if, at p = 0, the expression for the transfer function of the closed system with respect to the perturbation
Figure 00000009
will go to zero.

Принципиально это возможно, если передаточная функция разомкнутой системы W(0)=∞.In principle, this is possible if the transfer function of the open-loop system W (0) = ∞.

Равенство W(0)=∞ реализуется введением в САУ вне участка

Figure 00000010
интегрирующего звена, то есть переходом к астатической CAP по возмущению. Таким образом, условием устранения статического отклонения Y2ст от постоянного компенсирующего сигнала F является наличие интегрирующего звена в системе вне участка, описываемого передаточной функцией
Figure 00000011
.The equality W (0) = ∞ is realized by introducing into the self-propelled guns outside the section
Figure 00000010
integrating unit, that is, the transition to astatic CAP perturbation. Thus, the condition for eliminating the static deviation Y 2st from the constant compensating signal F is the presence of an integrating link in the system outside the area described by the transfer function
Figure 00000011
.

При введении в статическую CAP интегрирующего звена вне участка системы от места приложения F до выходного сигнала Y2 статическое отклонение Y2ст будет равно нулю из-за наличия в знаменателе W(p) множителя p от передаточной функции

Figure 00000012
интегрирующего звена, а
Figure 00000013
.When an integrating unit is introduced into the static CAP outside the system area from the application F to the output signal Y 2, the static deviation Y 2st will be zero due to the factor p (from the transfer function in the denominator W (p)
Figure 00000012
integrating unit, and
Figure 00000013
.

Следовательно, CAP приобретает астатические свойства по возмущению благодаря наличию электронного изодромного регулятора 16, содержащего интегрирующее звено.Consequently, the CAP acquires astatic perturbation properties due to the presence of an electronic isodromic regulator 16 containing an integrating unit.

Передаточная функция изодромного регулятора:Transfer function of the isodromic regulator:

Figure 00000014
Figure 00000014

Тогда передаточная функция замкнутой системы, связывающая выходную величину и возмущение:Then the transfer function of the closed system connecting the output quantity and the perturbation:

Figure 00000015
Figure 00000015

где Wир(p) - передаточная функция изодромного регулятора,where W ir (p) is the transfer function of the isodromic regulator,

WF(p) - передаточная функция разомкнутой системы, связывающая выходную величину и возмущение.W F (p) is the open-loop transfer function connecting the output quantity and the disturbance.

В установившемся режиме при t→∞ и p→0

Figure 00000016
.In the steady state, as t → ∞ and p → 0
Figure 00000016
.

Получаем уравнение системы:We get the equation of the system:

Y2=Y20+0·F,Y 2 = Y 20 + 0 · F,

где Y2 - выходная величина,where Y 2 is the output quantity,

Y20 - заданное значение выходной величины;Y 20 - set value of the output quantity;

F - возмущение.F is a disturbance.

То есть статическая погрешность от возмущения равна нулю.That is, the static error from the disturbance is zero.

Итак, заявляемое изобретение позволяет осуществлять управление выходными величинами по двум каналам: каналу температуры газа и каналу частоты вращения ротора. Благодаря включению в CAP электронного изодромного регулятора сразу после алгебраического селектора и до перестраиваемого корректирующего звена система приобретает астатизм по отношению к структурному возмущению. Вследствие чего в системе не наблюдается заброса по температуре в момент селектирования, скачков по температуре и зоны совместной работы каналов, то есть переходной процесс имеет монотонный характер, что отличает ее от ближайших аналогов и позволяет существенно повысить ресурс ГТД.So, the claimed invention allows you to control the output values through two channels: the channel of the gas temperature and the channel of the rotor speed. Thanks to the inclusion of an electronic isodromic regulator in the CAP immediately after the algebraic selector and before the tunable corrective link, the system acquires astatism with respect to the structural disturbance. As a result of this, the system does not exhibit a temperature drop at the time of selection, temperature jumps and the zone of joint operation of the channels, that is, the transition process is monotonic in nature, which distinguishes it from its closest analogues and can significantly increase the gas-turbine engine resource.

Claims (1)

Система автоматического регулирования газотурбинного двигателя, содержащая последовательно соединенные измеритель частоты вращения ротора, первый элемент сравнения и алгебраический селектор минимума, последовательно соединенные корректирующее звено канала частоты вращения ротора и суммирующее устройство, последовательно соединенные разностное корректирующее звено и ключ, причем выход ключа соединен со вторым входом суммирующего устройства, последовательно соединенные газотурбинный двигатель, измеритель температуры газа, второй элемент сравнения, компаратор, дифференциатор и запоминающее устройство, причем второй выход газотурбинного двигателя соединен с измерителем частоты вращения ротора, выход второго элемента сравнения соединен со вторым входом алгебраического селектора минимума, второй вход компаратора подключен к выходу первого элемента сравнения, а выход соединен со вторым входом ключа, выход разностного корректирующего звена соединен со вторым входом запоминающего устройства, выход запоминающего устройства подключен к третьему входу суммирующего устройства, ко второму входу первого элемента сравнения подключен задатчик частоты вращения ротора, а ко второму входу второго элемента сравнения подключен задатчик температуры газа, отличающаяся тем, что дополнительно содержит электронный изодромный регулятор и статическое исполнительное устройство, причем вход электронного изодромного регулятора соединен с выходом алгебраического селектора минимума, а его выход соединен со входом корректирующего звена канала частоты вращения ротора и со входом разностного корректирующего звена, вход статического исполнительного устройства соединен с выходом суммирующего устройства, а выход подключен ко входу газотурбинного двигателя.A gas turbine engine automatic control system comprising a rotor speed meter connected in series, a first comparison element and an algebraic minimum selector, a rotor speed channel corrector and a totalizer connected in series, a differential corrector and a key connected in series, the key output being connected to the second input of the summing devices connected in series to a gas turbine engine, gas temperature meter, sec the first comparison element, a comparator, a differentiator and a storage device, wherein the second output of the gas turbine engine is connected to the rotor speed meter, the output of the second comparison element is connected to the second input of the algebraic minimum selector, the second input of the comparator is connected to the output of the first comparison element, and the output is connected to the second the key input, the output of the differential correction link is connected to the second input of the storage device, the output of the storage device is connected to the third input summingly of the device, a rotor speed controller is connected to the second input of the first comparison element, and a gas temperature controller is connected to the second input of the second comparison element, characterized in that it further comprises an electronic isodromic controller and a static actuator, the input of the electronic isodromic controller connected to the output of the algebraic of the minimum selector, and its output is connected to the input of the correction link of the rotor speed channel and to the input of the difference correction link on, the input of the static actuator is connected to the output of the summing device, and the output is connected to the input of the gas turbine engine.
RU2007100448/06A 2007-01-09 2007-01-09 Gas turbine engine automatic control system RU2332581C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007100448/06A RU2332581C1 (en) 2007-01-09 2007-01-09 Gas turbine engine automatic control system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007100448/06A RU2332581C1 (en) 2007-01-09 2007-01-09 Gas turbine engine automatic control system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2332581C1 true RU2332581C1 (en) 2008-08-27

Family

ID=46274569

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007100448/06A RU2332581C1 (en) 2007-01-09 2007-01-09 Gas turbine engine automatic control system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2332581C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2501965C1 (en) * 2012-05-04 2013-12-20 Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Фирма "Газ-Система-Сервис" Method for control of gas turbine engine with free turbine for gas turbine power plant
RU2601712C2 (en) * 2015-03-06 2016-11-10 Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" Noise-immune self-tuning of gas turbine engine gas temperature meter
RU2617221C1 (en) * 2016-01-11 2017-04-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Gas temperature meter of gas turbine engine
RU2817575C1 (en) * 2023-10-25 2024-04-16 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") Method of controlling thermal state of electronic controller of gas turbine engine

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЕЗ 0306064 А2, 08.03.1989. *
Интегральные системы автоматического управления силовыми установками самолетов. Под ред. ШЕВЯКОВА А.А. - М.: Машиностроение, 1983, с.108, рис.3.7. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2501965C1 (en) * 2012-05-04 2013-12-20 Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Фирма "Газ-Система-Сервис" Method for control of gas turbine engine with free turbine for gas turbine power plant
RU2601712C2 (en) * 2015-03-06 2016-11-10 Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" Noise-immune self-tuning of gas turbine engine gas temperature meter
RU2617221C1 (en) * 2016-01-11 2017-04-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Gas temperature meter of gas turbine engine
RU2817575C1 (en) * 2023-10-25 2024-04-16 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") Method of controlling thermal state of electronic controller of gas turbine engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10746106B2 (en) Fuel control device and control method for a combustor of a gas turbine
US4651518A (en) Transient derivative scheduling control system
CN111273554A (en) Two-degree-of-freedom H-infinity controller for conservative state reduction of maximum thrust of aircraft engine
EP3472445B1 (en) Method for controlling fuel distribution in a gas turbine engine with multiple combustion zones
RU2466287C1 (en) Control method of gas-turbine engine with afterburner, and system used for its implementation
RU2332581C1 (en) Gas turbine engine automatic control system
US20170075326A1 (en) Adaptive Multiple Input Multiple Output PID Control System for Industrial Turbines
Sun et al. A practical solution to some problems in flight control
RU2395704C1 (en) Gas turbine engine control system
RU2319026C1 (en) Gas-turbine engine automatic control system
DiCampli et al. Grid stability: Gas turbines for primary reserve
RU2446298C1 (en) Gas turbine engine acs
CN111856929B (en) Two-degree-of-freedom H-infinity controller for fault-tolerant gain scheduling of aero-engine
RU2308605C2 (en) Gas-turbine engine control method
RU2172857C1 (en) Gas-turbine engine automatic control system
RU2412366C1 (en) System of automatic control of gas-turbine engine
RU2446299C1 (en) Method of cotrolling multidimensional object
RU2332580C1 (en) Gas turbine engine automatic control system
RU2476703C1 (en) Method controlling fuel feed in gas turbine engine combustion chamber in acceleration mode
JP2011247159A (en) Fuel switching control of dual fuel gas turbine plant, and gas turbine plant
RU2418964C1 (en) Automatic control system of gas-turbine engine rotor rotation frequency
CN106103951B (en) Method and apparatus for controlling the air-fuel ratio in internal combustion engine
CN113803179B (en) Engine control method and device and electronic equipment
RU2653262C2 (en) Method of management of a gas turbine engine and system for its implementation
Mao et al. Versatile simulation platform for turboshaft engine control system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090110