SU1569559A1

SU1569559A1 - Apparatus for measuring fuel consumption

Info

Publication number: SU1569559A1
Application number: SU884461530A
Authority: SU
Inventors: Юрий Алексеевич Кочетков; Виталий Петрович Харьков; Иван Федорович Баныкин; Наталья Владимировна Чуканова
Original assignee: Военно-воздушная инженерная Краснознаменная академия им.проф.Н.Е.Жуковского
Priority date: 1988-07-18
Filing date: 1988-07-18
Publication date: 1990-06-07

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени мгновенного массового расхода топлива. Цель изобретени - повышение точности измерени . Устройство дл измерени расхода топлива содержит топливный бак 1, расходомер 2 мгновенного расхода, первый усилитель 3, второй усилитель 5. В состав устройства вход т также топливомер 4, блок 6 компенсации ошибок, датчик 7 положени иглы дроссельного крана, задатчик 8 начальных условий. Блок компенсации ошибок вычисл ет поправки к показани м расходомера, компенсирующие посто нную случайную и флюктуационную ошибки. На выходе блока компенсации ошибок присутствует уточненное значение мгновенного массового расхода топлива. 2 ил.The invention relates to a measurement technique and can be used to measure the instantaneous mass flow rate of fuel. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy. The device for measuring fuel consumption contains a fuel tank 1, a flow meter 2 instantaneous consumption, a first amplifier 3, a second amplifier 5. The device also includes a fuel gauge 4, an error compensation block 6, a throttle valve needle position sensor 7, an initial conditions setpoint 8. The error compensation block calculates corrections to the flow meter readings that compensate for constant random and fluctuation errors. At the output of the error compensation block there is an updated value of the instantaneous mass fuel consumption. 2 Il.

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения мгновенного массового расхода топлива.The invention relates to measuring technique and can be used to measure instant mass fuel consumption.

Целью изобретения является повышение точности измерения мгновенного расхода топлива из топливных баков летательных аппаратов.The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring instantaneous fuel consumption from the fuel tanks of aircraft.

На фиг.1 изображена схема устройства для измерения расхода топлива; на фиг. 2 - структурная схема блока компенсации ошибок.Figure 1 shows a diagram of a device for measuring fuel consumption; in FIG. 2 is a block diagram of an error compensation unit.

Устройство для измерения расхода топлива (фиг.1) содержит топливный ; бак 1 , расходомер 2 мгновенного массо| вого. расхода, первый усилитель 3, электроемкостный топливомер 4, второй усилитель 5, блок 6 компенсации ошибок, датчик 7 положения иглы дроссельного крана и задатчик 8 начальных . условий.A device for measuring fuel consumption (figure 1) contains fuel; tank 1, flowmeter 2 instant mass | vogo. flow rate, the first amplifier 3, the electric capacitance fuel meter 4, the second amplifier 5, the error compensation unit 6, the needle position sensor 7 of the throttle valve and the initial setter 8. conditions.

Блок компенсации ошибок (фиг.2) содержит последовательно соединенные третий усилитель 9, первый сумматор 10, первый интегратор 11, второй сумматор 12, четвертый усилитель 13, третий сумматор 14,. второй интегратор 15, четвертый сумматор 16,пятый усилитель 17, пятый сумматор 18 и третий интегратор 19, выход которого соединен со вторым входом вто- ι рого сумматора 12, выход которого ' через шестой усилитель 20 соединен со вторым входом первого сумматора 1Ό, третий вход которого через седьмой усилитель 21 соединен с выходом первого интегратора 11, вторым входом третьего сумматора 14 и с выходом блока компенсации ошибок,первый и второй входы которого соединены соответственно со вторым и третьим входами четвертого сумматора- 16, а третий и четвертый входы соединены соответственно· с входом третьего усилителя 9 и третьим входом второго сумматора 12, выход которого через восьмой усилитель 22 соединен со вторымвходом пятого сумматора 18, вы‘ ход четвертого сумматора 16 соединен через девятый усилитель 23.с третьим входом третьего сумматора 14, а через десятый усилитель 24 - с четвертым входом первого сумматора 10.The error compensation unit (Fig. 2) contains a third amplifier 9, a first adder 10, a first integrator 11, a second adder 12, a fourth amplifier 13, and a third adder 14, connected in series. the second integrator 15, the fourth adder 16, the fifth amplifier 17, the fifth adder 18 and the third integrator 19, the output of which is connected to the second input of the second adder 12, the output of which through the sixth amplifier 20 is connected to the second input of the first adder 1Ό, the third input which through the seventh amplifier 21 is connected to the output of the first integrator 11, the second input of the third adder 14 and the output of the error compensation unit, the first and second inputs of which are connected respectively to the second and third inputs of the fourth adder-16, and the third and fourth the inputs are connected respectively with the input of the third amplifier 9 and the third input of the second adder 12, the output of which through the eighth amplifier 22 is connected to the second input of the fifth adder 18, the output of the fourth adder 16 is connected through the ninth amplifier 23. to the third input of the third adder 14, and through the tenth amplifier 24 - with the fourth input of the first adder 10.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Напряжение постоянного тока с выхода расходомера 2 мгновенного массового расхода, пропорциональное ско рости изменения массы топлива и усиленное в первом усилителе 3, поступает на третий вход блока 6 компенсации ошибок, на его первый вход поступает с выхода усилителя 5 измеренное электроемкостным топливомером 4 значение запаса топлива. На второй вход блока 6 подается сигнал с задатчика 8 начальных условий, пропорциональный массе заправленного топлива в топливный бак 1, На четвертый вход блока 6 поступает сигнал, пропорциональный линейному перемещению иглы дроссельного крана с выхода датчика 7 оThe DC voltage from the output of the flowmeter 2 of the instantaneous mass flow rate, proportional to the rate of change of the fuel mass and amplified in the first amplifier 3, is supplied to the third input of the error compensation unit 6, and the fuel supply value measured by the electric capacitive fuel meter 4 comes from the output of the amplifier 5. At the second input of block 6, a signal is supplied from the initial setter 8, which is proportional to the mass of the filled fuel in the fuel tank 1, At the fourth input of block 6, a signal proportional to the linear movement of the throttle needle from the sensor 7 о

Блок 6 компенсации ошибок в соответствии С функциональным предназначением осуществляет компенсацию медленно изменяющейся ошибки в измеренном сигнале мгновенного расхода топлива q* и одновременно выполняет фильтрацию флюктуационной составляющей в этом же сигнале. Одновременно блоком 6 производится фильтрация флюктуационнойсоставляющей в измеренном значении запаса топлива Q в баке 1, которая обусловлена в основном колебаниями зеркала топлива в баке под действием ускорений движущегося объекта.The error compensation unit 6, in accordance with its functional purpose, compensates for a slowly changing error in the measured signal of instantaneous fuel consumption q * and at the same time filters the fluctuation component in the same signal. At the same time, unit 6 filters the fluctuation component in the measured value of the fuel supply Q in tank 1, which is mainly due to vibrations of the fuel mirror in the tank under the action of accelerations of a moving object.

Схема блока 6 компенсации ошибок при вычислении медленно изменяющейся ошибки 4q работает следующим образом.The circuitry of the error compensation unit 6 when calculating the slowly changing error 4q operates as follows.

Принимают, что флюктуационных составляющих нет = = 0, но есть не равная нулю медленно изменяющаяся ошибка Дц, В этом случае измеренное значение мгновенного расхода ♦It is assumed that there are no fluctuation components = = 0, but there is a non-zero slowly changing error ДЦ, In this case, the measured value of the instantaneous flow rate ♦

топлива q. содержит две составляющие: истинное значение q и ошибку &q, Электрический сигнал, пропорциональный q*, через элементы 12, 13 и 14 подается на вход второго интегратора 15, на выходе которого появляется сигнал, пропорциональный сумме Q + ⁺ Qac|,j где Q разность между показанием электроемкостного топливомера 4 Q*^- и начальным значением массы топлива Q_o в баке 1. Сигнал Q- это ошибка в суммарном сигнале на выходе второго интегратора, обусловленная составляющей ^q на его входе. На выходе четвертого сумматора 16 появляется сигналпропорциональный значению Q _й^, так как в начальный момент времени Q* = Q₀(Q = 0). Электрический сигнал, пропорциональный значению интегрируется третьим .· интегратором 19 до тех пор, пока сиг нал с его выхода не станет равным ошибке iq, а на выходе второго сумматора 12 сигнал становится равным истинному значению мгновенного расхода q. Кроме того, сигнал Q _й<у через девятый усилитель 23 подается на вход второго интегратора 15, устраняя тем самым статическую ошибку в формировании сигнала Q на его выходе. Следовательно, при вычислении медленно изменяющейся ошибки необходима только часть схемы.fuel q. contains two components: the true value of q and the error & q, An electric signal proportional to q * is supplied through the elements 12, 13 and 14 to the input of the second integrator 15, the output of which shows a signal proportional to the sum Q + ⁺ Qac |, j where Q is the difference between the reading of the electric capacitive fuel gauge 4 Q * ^- and the initial value of the fuel mass Q _o in the tank 1. The signal Q is the error in the total signal at the output of the second integrator, due to the component ^ q at its input. At the output of the fourth adder 16 appears signalproportsionalny value Q ^ _nd, since the initial time Q * = Q ₀ (Q = 0). An electric signal proportional to the value is integrated by the third. · Integrator 19 until the signal from its output becomes equal to the error iq, and at the output of the second adder 12, the signal becomes equal to the true value of the instantaneous flow q. In addition, the signal Q _th <y through the ninth amplifier 23 is supplied to the input of the second integrator 15, thereby eliminating the static error in the formation of the signal Q at its output. Therefore, when calculating a slowly changing error, only part of the circuit is needed.

Оставшиеся элементы блока 6 необходимы для фильтрации флюктуационных составляющих в сигнале q*, а также х в сигнале Q совместно с элементами, отмеченными ранее. Канал, включающий . элементы 10, 9, 11 и 21, воспроизводит динамику процесса протекания топлива через дроссельный кран, которая Описывается инерционным звеном, поэтому величина коэффициента усиления пятого усилителя 17 выбирается равной обратной величине постоянной времени запаздываний инерционного звена Т, а значение К равно коэффициенту передачи от перемещения к величине мгновенного расхода (статическая характеристика), деленному на постоянную времени Т. По отношению к сигналам q и , содержащимся в измерениях q* и 0* в. схеме можно выделить два соответствующих фильтра первого порядка, фильтрующие свойства которых целиком определяются значениями коэффициентов усиления усилителей. В каждый текущий момент времени флюктуационные ошибки ^и вычисляются на втором сумматоре 12 и четвертом сумматоре 16. Коэффициенты усиления выбираются оптимальным образом из условия обеспечения максимального подавления флюктуационных шумов в измеренных значениях мгновенного расхода и запаса топлива. Вычисление этих коэффициентов производится заблаговременно на этапе проектирования устройства, например, методом наискорейшего спуска или другими подходящими для этой цели методами. При этом при анализе работы известного устройства в реальных условиях определяются характеристики флюктуационных шу— ' мов.The remaining elements of block 6 are necessary for filtering the fluctuation components in the q * signal, as well as x in the Q signal, together with the elements noted earlier. Channel including. elements 10, 9, 11 and 21, reproduces the dynamics of the process of fuel flowing through the throttle valve, which is described by the inertial link, therefore, the gain of the fifth amplifier 17 is chosen equal to the reciprocal of the delay time constant of the inertial link T, and the value of K is equal to the transfer coefficient from moving to the instantaneous flow rate (static characteristic) divided by the time constant T. In relation to the signals q and contained in the measurements q * and 0 * c. Two corresponding first-order filters can be distinguished in the circuit, the filtering properties of which are entirely determined by the amplification factors. At each current point in time, fluctuation errors are ^also calculated on the second adder 12 and fourth adder 16. The gain factors are optimally selected from the condition of ensuring the maximum suppression of fluctuation noise in the measured values of the instantaneous flow rate and fuel supply. The calculation of these coefficients is made in advance at the design stage of the device, for example, by the method of steepest descent or other methods suitable for this purpose. Moreover, when analyzing the operation of a known device in real conditions, the characteristics of fluctuation noises are determined.

Таким образом, в устройстве на вы-, ходе блока компенсации ошибок формиу' руется более точное значение мгновенного массового расхода топлива за счет компенсации в измеренном сигнале медленно изменяющейся случайной ошибки iq и подавления флюктуационной составляющей Eq, .Thus, a more accurate value of the instantaneous mass fuel consumption is formed in the device at the end of the error compensation unit due to the compensation of the slowly varying random error iq in the measured signal and the suppression of the fluctuation component Eq,.

Claims

^ Claims

1. A device for measuring fuel consumption, containing a series-connected fuel tank, an instant mass flow meter

U and a first amplifier, characterized in that, in order to improve the accuracy of measuring instantaneous fuel consumption, a fuel meter is connected to it in series with a fuel tank 20, a second amplifier and an error compensation unit, the second, third and fourth inputs of which are connected respectively to the outputs of the initial setter conditions, the ^first amplifier and the needle position sensor of the throttle valve.

2, The device according to π. I, wherein the error compensation unit contains the following

3Q are separately connected the third amplifier, the first adder, the first integrator, the second adder, the fourth amplifier, the third adder, the second integrator, the fourth adder, the fifth amplifier, the fifth adder and the third integrator, the output of which is connected to the second input of the second adder, the output of which is through the sixth amplifier connected to the second input of the first adder, the third input of which through the seventh amplifier is connected to the output of the first integrator, the second input of the third adder and the output of the error compensation unit, the first and second inputs to are connected respectively to the second and third inputs of the fourth adder, and the fourth and third inputs are connected respectively to the input of the third amplifier and the third input of the second adder, the output of which is through the eighth amplifier. connected to the second input of the fifth adder, the output of the fourth adder is connected through the ninth amplifier to the third input of the third adder, and through the tenth amplifier _x to the fourth input of the first adder.

.1569559

FIG. 2