一種發(fā)動機控制系統(tǒng)位置閉環(huán)架構的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于發(fā)動機控制技術，涉及一種發(fā)動機控制系統(tǒng)位置閉環(huán)架構。本位置閉環(huán)架構，涉及數字電子控制器、液壓機械裝置和傳感器，其中，所述數字電子控制器包括信號處理模塊、位置差控制模塊和驅動模塊；所述液壓機械裝置包括電液轉換裝置、液壓作動模塊組成。所述傳感器安裝于液壓機械裝置上。驅動模塊與電液轉換裝置相連，而傳感器與信號處理模塊相連。數字電子控制器中的位置差控制模塊，從先前的電子硬件電路實現，全部替換為由軟件實現，并可充分利用軟件靈活的特點，設置靈活多變的調整參數和匹配參數，并可根據需要設計多種多樣的控制算法，保障位置閉環(huán)在全壽命周期內位置閉環(huán)能夠按照位置目標值進行控制，并能夠提供一種自適應性、高可靠性和高控制品質的位置閉環(huán)架構的物理控制平臺。
【專利說明】一種發(fā)動機控制系統(tǒng)位置閉環(huán)架構
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于發(fā)動機控制技術，涉及一種發(fā)動機控制系統(tǒng)位置閉環(huán)架構。
【背景技術】
[0002]在發(fā)動機電子控制系統(tǒng)中，無論是模擬電子控制器或者數字電子控制器，均涉及燃油流量、作動筒位置等位置控制，為保證這些位置控制無靜差，一般均采用了位置閉環(huán)架構，其位置閉環(huán)的計算采用的是由電子硬件電路實現，即采用的是電子控制器硬件閉環(huán)的架構。位置硬件閉環(huán)架構中，位置差e計算、比例系數Kp、積分系數Ki和積分Σ e、比例-積分和等均由硬件電路組成。
[0003]對于模擬電子控制器，采用硬件閉環(huán)架構實現位置閉環(huán)控制無可厚非，但對于采用數字電子控制器的控制系統(tǒng)，采用硬件閉環(huán)控制架構，將存在如下不足:
[0004]I)參數調節(jié)需開機箱:針對硬件位置閉環(huán)架構，在進行電子控制器與系統(tǒng)或液壓機械裝置等進行匹配或方法修訂時，需要對硬件參數或算法進行調整，方法是將相應的參數或算法轉換成硬件電路，并確定相應的硬件參數，換下硬件電路或者調整可調硬件電路的元器件，這將需要開啟電子控制器機箱，并采用伸板技術，將電子控制器中需調整的PCB電路板接出調整或修改參數，在試驗情況下，這種方式不但麻煩，而且容易受到干擾而發(fā)生事故，及其不安全；
[0005]2)無法事后快速修改控制算法:一旦硬件電路制做完成，其硬件電子元器件參數也選定，即受限于設計之初的參數選擇。事先設計的控制算法可能無法滿足位置閉環(huán)控制需要，需要在現場重新調整控制算法，由于電路板事先已經設計完成，無法在現場在硬件電路板上增加電器元件，從而調整控制算法；
[0006]3)位置閉環(huán)控制算法無法進行自適應設計:硬件閉環(huán)由于采用的是硬件電路實現，電路較復雜，要達到硬件自適應控制，所花的代價太高，調整也非常麻煩，因此位置硬件閉環(huán)控制算法設計較為簡單，無法滿足更高的精度需求。而且硬件元器件具有隨時間變化，出現器件失效、漂移等問題，不具有自修正的功能。在元器件工作較長一段時間后，會出現因元器件漂移而引起的靜差及動態(tài)特性變差的情況。
實用新型內容
[0007]本實用新型的目的是:提供了一種能夠有效簡化電路、減輕重量且調整方便的發(fā)動機控制系統(tǒng)位置閉環(huán)架構。
[0008]本實用新型的技術方案是:一種發(fā)動機控制系統(tǒng)位置閉環(huán)架構，其包括數字電子控制器、液壓機械裝置和傳感器；其中，數字電子控制器由信號處理模塊、位置差控制模塊和驅動模塊組成；液壓機械裝置由電液轉換裝置、液壓作動模塊組成；傳感器安裝在液壓機械裝置上。
[0009]數字電子控制器的驅動模塊與電液轉換裝置相連，測量液壓機械裝置位置的傳感器與信號處理模塊相連，且信號處理模塊輸出與位置差控制模塊相連，而位置差控制模塊輸出與驅動模塊相連，構成閉環(huán)控制。
[0010]所述位置差控制模塊包括位置差e計算模塊、比例系數Kp模塊、積分系數Ki模塊和積分求和Σ e模塊，其中，所述位置差e計算模塊輸入連接液壓作動模塊和信號處理模塊，且比例系數Kp模塊和積分系數Ki模塊并聯連接在位置差e計算模塊的輸出上，積分系數Ki模塊與Σ e模塊串聯后與比例系數Kp模塊相加輸出。
[0011]本實用新型的優(yōu)點是:由電子控制器硬件提供平臺支持，通過軟硬件的結合，充分利用軟件的優(yōu)點，解決發(fā)動機數字電子控制系統(tǒng)在進行調試、試驗以及與不同的位置閉環(huán)回路等的匹配問題，保證在電子控制器不打開機箱的條件下，通過軟件快速調整控制參數，加快發(fā)動機調試、試驗及其匹配工作。根據軟件靈活的特點，還可以設計自適應控制算法及其他更為復雜的控制、診斷算法，充分發(fā)揮數字電子控制器的優(yōu)點。而且利用本位置閉環(huán)架構，將簡化電子控制器部分電路，減輕電子控制器的重量，節(jié)約產品成本，為產品的輕重量提供了一種解決方案。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型發(fā)動機控制系統(tǒng)位置閉環(huán)架構示意圖。
[0013]圖2是位置差控制模塊的PI控制算法原理框圖。
[0014]其中，10-數字電子控制器，11-計算模塊，12-位置差控制模塊，13-驅動模塊，
14-信號處理模塊，20-液壓機械裝置，21-電液轉換裝置，22-液壓作動模塊，30-傳感器；
15-比例系數Kp，16-積分系數Ki，17-積分Σe。
【具體實施方式】
[0015]下面對本實用新型做進一步詳細說明。
[0016]請參閱圖1，其是本實用新型發(fā)動機控制系統(tǒng)位置閉環(huán)架構示意圖。所述發(fā)動機控制系統(tǒng)位置閉環(huán)架構包括數字電子控制器10、液壓機械裝置20和傳感器30。其中，數字電子控制器10包括信號處理模塊14、位置差控制模塊12和驅動模塊13 ;液壓機械裝置20包括電液轉換裝置21、液壓作動模塊22。所述傳感器30安裝于液壓機械裝置20上。數字電子控制器10的驅動模塊13與電液轉換裝置21相連，測量液壓機械裝置位置的傳感器30與信號處理模塊14相連，且信號處理模塊14輸出與位置差控制模塊12相連，而位置差控制模塊12輸出與驅動模塊13相連，構成閉環(huán)控制。
[0017]請參閱圖2，其是本實用新型發(fā)動機控制系統(tǒng)位置閉環(huán)架構中位置差控制模塊示意圖。所述位置差控制模塊，由數字電子控制器中計算模塊結合軟件實現，其包括位置差e計算模塊、比例系數Kp模塊、積分系數Ki模塊和積分求和模塊Σ e。位置差e計算模塊計算目標位置與當前反饋值之差，比例系數Kp模塊計算值與積分系數Ki模塊、積分求和模塊Σ e計算值相加得到位置控制信號。其中，所述位置差e計算模塊輸入連接液壓作動模塊22和信號處理模塊，且比例系數Kp模塊15和積分系數Ki模塊16并聯連接在位置差e計算模塊的輸出上，積分系數Ki模塊16與Σ e模塊17串聯后與比例系數Kp模塊15相加輸出。
[0018]本實用新型發(fā)動機控制系統(tǒng)位置閉環(huán)架構的數字電子控制器內部，根據總體目標控制需求，計算設定位置目標值，位置目標值與位置反饋傳感器反饋回來的當前值進行比較，比較結果形成的差值，通過按設定的位置閉環(huán)算法進行計算，并將計算結果通過驅動模塊輸出，驅動電液轉換裝置工作，最終控制液壓作動模塊作動，改變傳感器反饋值，也改變了位置差值，從而重新得到電液轉換裝置的控制量，形成一個動態(tài)的閉環(huán)控制，直到傳感器反饋的當前值達到系統(tǒng)需要的目標值為止。
[0019]本實用新型通過優(yōu)化電子控制器硬件和軟件功能劃分和實現方式，得到位置軟件閉環(huán)架構。該位置軟件閉環(huán)架構中的位置差e計算模塊、比例系數Kp模塊、積分系數Ki模塊和積分求和模塊Σ e由軟件完成相應計算，并通過硬件電路計算模塊實現。由于結合具有的靈活性和調整的方便性等特點的軟件實現，因此，位置軟件閉環(huán)架構具有可實時修改特性，即產品生產出來后，可以根據現場的實際情況，通過通訊方式，對位置差控制模塊進行參數實時調整，也能夠依據位置閉環(huán)的具體特點，設計出更加復雜的自適應控制算法，解決在因使用時間較長或控制對象變化而引起的參數匹配問題，保證位置閉環(huán)控制精度，從而提高位置閉環(huán)回路的控制品質，加快了系統(tǒng)研制周期和調試周期。由于軟件通過測試后，不存在軟件隨時間失效的問題，因此具有較高的可靠性。采用在計算模塊中結合軟件實現位置差控制模塊，節(jié)約了相應的硬件電路成本，提高了產品的競爭優(yōu)勢。
【權利要求】
1.一種發(fā)動機控制系統(tǒng)位置閉環(huán)架構，其特征在于:包括數字電子控制器、液壓機械裝置和傳感器；其中，數字電子控制器由信號處理模塊、位置差控制模塊和驅動模塊組成；液壓機械裝置由電液轉換裝置、液壓作動模塊組成；傳感器安裝在液壓機械裝置上。
2.根據權利要求1所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)位置閉環(huán)架構，其特征在于:數字電子控制器的驅動模塊與電液轉換裝置相連，測量液壓機械裝置位置的傳感器與信號處理模塊相連，且信號處理模塊輸出與位置差控制模塊相連，而位置差控制模塊輸出與驅動模塊相連，構成閉環(huán)控制。
3.根據權利要求2所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)位置閉環(huán)架構，其特征在于:所述位置差控制模塊包括位置差e計算模塊、比例系數Kp模塊、積分系數Ki模塊和積分求和Σ e模塊，其中，所述位置差e計算模塊輸入連接液壓作動模塊和信號處理模塊，且比例系數Kp模塊和積分系數Ki模塊并聯連接在位置差e計算模塊的輸出上，積分系數Ki模塊與Σ e模塊串聯后與比例系數Kp模塊相加輸出。
【文檔編號】F02C9/00GK203515814SQ201320214455
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年4月24日 優(yōu)先權日:2013年4月24日
【發(fā)明者】易學飛, 姚華, 夏志堅, 蔣平國 申請人:中國航空工業(yè)集團公司航空動力控制系統(tǒng)研究所