一種變推力發(fā)動(dòng)機(jī)推力閉環(huán)控制的方法
【專利摘要】一種變推力發(fā)動(dòng)機(jī)推力閉環(huán)控制的方法，其特點(diǎn)在于：將發(fā)動(dòng)機(jī)不同推力對(duì)應(yīng)的流量調(diào)節(jié)器開(kāi)度按順序和推力變化量制作對(duì)比列表；控制系統(tǒng)采集當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)，將其換算成當(dāng)前推力，并與指令推力進(jìn)行比較；若當(dāng)前推力與指令推力之差超出設(shè)定允差時(shí)，控制系統(tǒng)根據(jù)推力調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)表對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)推力進(jìn)行調(diào)節(jié)，若當(dāng)前推力與指令推力之差小于設(shè)定允差，則認(rèn)為當(dāng)前推力與指令推力相等，不進(jìn)行推力調(diào)節(jié)。本發(fā)明有效地提高了泵壓式變推力發(fā)動(dòng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)精度，經(jīng)驗(yàn)證的發(fā)動(dòng)機(jī)工況精度偏差小于1％。
【專利說(shuō)明】一種變推力發(fā)動(dòng)機(jī)推力閉環(huán)控制的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種變推力發(fā)動(dòng)機(jī)推力的控制方法， 具體涉及一種變推力發(fā)動(dòng)機(jī)推力閉環(huán)控制的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 變推力發(fā)動(dòng)機(jī)是一種推力可以進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，在航天領(lǐng)域具有 廣泛的應(yīng)用前景。但對(duì)于大范圍變推力發(fā)動(dòng)機(jī)而言，由于工況變化范圍較寬，不同工況下的 性能難免與設(shè)計(jì)狀態(tài)存在一定的差異，整個(gè)工況范圍內(nèi)的精度較難保證，現(xiàn)有的大范圍變 推力發(fā)動(dòng)機(jī)工況精度一般只能控制在80%?90%范圍內(nèi)，同時(shí)，由于大范圍變推力發(fā)動(dòng)機(jī) 在實(shí)際工作過(guò)程中，推力變化范圍較大，推力調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)無(wú)法及時(shí)的控制流量調(diào)節(jié)器的 開(kāi)度大小對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)推力進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，因此，基于綜合問(wèn)題，現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)推力控制方法很 難滿足當(dāng)前大范圍變推力發(fā)動(dòng)機(jī)的使用要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決【背景技術(shù)】中的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種控制精度高、能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī) 推力進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的變推力發(fā)動(dòng)機(jī)推力閉環(huán)控制的方法。
[0004] 本發(fā)明的具體技術(shù)方案是：
[0005] -種變推力發(fā)動(dòng)機(jī)推力閉環(huán)控制的方法，其特征在于，包括下列步驟：
[0006] 1)制定發(fā)動(dòng)機(jī)推力值對(duì)應(yīng)流量調(diào)節(jié)器開(kāi)度值的對(duì)比列表：
[0007] 1. 1)設(shè)定初始發(fā)動(dòng)機(jī)推力以及發(fā)動(dòng)機(jī)推力變化量；在初始發(fā)動(dòng)機(jī)推力的基礎(chǔ)上 以所述發(fā)動(dòng)機(jī)推力變化量為單位依次遞增或者遞減，得出若干個(gè)推力值，構(gòu)成推力指令 集；
[0008] 1. 2)按照推力指令集，通過(guò)液流試驗(yàn)，獲得各個(gè)推力值對(duì)應(yīng)的流量調(diào)節(jié)器開(kāi)度值； 得出發(fā)動(dòng)機(jī)推力值一一對(duì)應(yīng)流量調(diào)節(jié)器開(kāi)度值的對(duì)比列表；
[0009] 2)根據(jù)控制精度和最小發(fā)動(dòng)機(jī)推力值設(shè)定允差范圍；
[0010]3)目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制：
[0011] 3. 1)向發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)送指令推力，發(fā)動(dòng)機(jī)工作；所述指令推力的值選自步驟1. 1)所述 的推力指令集；
[0012] 3. 2)采集當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)，將其換算成當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)推力；
[0013] 3.3)發(fā)動(dòng)機(jī)推力的調(diào)節(jié)：
[0014] 若當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)推力和指令推力之差在允差范圍之內(nèi)；則認(rèn)為當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)推力與指 令推力相等，流量調(diào)節(jié)器不進(jìn)行調(diào)節(jié)；
[0015] 若當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)推力和指令推力之差超出允差范圍；則根據(jù)上述對(duì)比列表按照遞增 或者遞減的方式調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)器的開(kāi)度值，然后再次執(zhí)行步驟3.2)，直至當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)推力 和指令推力之差在允差范圍之內(nèi)；
[0016] 4)控制結(jié)束。
[0017] 上述步驟3. 2)中發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)采用發(fā)動(dòng)機(jī)推力室壓力或噴前壓力或渦輪轉(zhuǎn) 速。
[0018] 上述發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)是采用多個(gè)互為冗余的傳感器進(jìn)行采集。
[0019] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：
[0020] (1)本發(fā)明采用的方法成本低，周期短、實(shí)現(xiàn)較為容易。通過(guò)制定發(fā)動(dòng)機(jī)推力值對(duì) 應(yīng)流量調(diào)節(jié)器開(kāi)度值的對(duì)比列表、采集發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)工作參數(shù)等簡(jiǎn)單的操作就可實(shí)現(xiàn)，不需 要生產(chǎn)、加工復(fù)雜的零組件；
[0021] (2)本發(fā)明采用閉環(huán)控制的方法，在針對(duì)大范圍變推力發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行推力控制時(shí)，控 制誤差可以控制在1 %范圍內(nèi)，控制精度較高、準(zhǔn)確率較高。
[0022] (3)本發(fā)明不僅適用于泵壓式變推力發(fā)動(dòng)機(jī)的推力精度控制，還可推廣應(yīng)用于擠 壓式變推力發(fā)動(dòng)機(jī)以及各種類型的固定推力發(fā)動(dòng)機(jī)的推力精度控制。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1為本發(fā)明的工作流程框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 本發(fā)明提供的變推力發(fā)動(dòng)機(jī)推力閉環(huán)控制的方法，包括下列步驟：
[0025] -種變推力發(fā)動(dòng)機(jī)推力閉環(huán)控制的方法，其特征在于，包括下列步驟：
[0026] 1)制定發(fā)動(dòng)機(jī)推力值對(duì)應(yīng)流量調(diào)節(jié)器開(kāi)度值的對(duì)比列表：
[0027]1. 1)設(shè)定初始發(fā)動(dòng)機(jī)推力以及發(fā)動(dòng)機(jī)推力變化量；在初始發(fā)動(dòng)機(jī)推力的基礎(chǔ)上 以所述發(fā)動(dòng)機(jī)推力變化量為單位依次遞增或者遞減，得出若干個(gè)推力值，構(gòu)成推力指令 集；
[0028] 1.2)按照推力指令集，通過(guò)液流試驗(yàn)，獲得各個(gè)推力值對(duì)應(yīng)的流量調(diào)節(jié)器開(kāi)度值； 得出發(fā)動(dòng)機(jī)推力值一一對(duì)應(yīng)流量調(diào)節(jié)器開(kāi)度值的對(duì)比列表；
[0029] 步驟2)根據(jù)控制精度和最小發(fā)動(dòng)機(jī)推力值設(shè)定允差范圍；
[0030] 具體是：若需要控制精度為e，F(xiàn)min為最小發(fā)動(dòng)機(jī)推力值，則允差范圍在± (l-e) Fmin ；
[0031] 步驟3)目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制：
[0032] 3. 1)向發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)送指令推力，發(fā)動(dòng)機(jī)工作；所述指令推力的值選自步驟1. 1)所述 的推力指令集；
[0033] 3. 2)采集當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)，將其換算成當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)推力；
[0034] 所述換算方法根據(jù)線性關(guān)系式：F = aX+b(F為當(dāng)前推力，a為常數(shù)，X為工作參數(shù)， b為常數(shù)，其中，a和b為經(jīng)驗(yàn)值，為通過(guò)多次試驗(yàn)獲得。
[0035] 3.3)發(fā)動(dòng)機(jī)推力的調(diào)節(jié)：
[0036] 若當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)推力和指令推力之差在允差范圍之內(nèi)；則認(rèn)為當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)推力與指 令推力相等，流量調(diào)節(jié)器不進(jìn)行調(diào)節(jié)；
[0037]若當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)推力和指令推力之差超出允差范圍；則根據(jù)上述對(duì)比列表按照遞增 或者遞減的方式調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)器的開(kāi)度值，然后再次執(zhí)行步驟3. 2)，直至當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)推力 和指令推力之差在允差范圍之內(nèi)；
[0038] 步驟4)控制結(jié)束。
[0039] 進(jìn)一步的說(shuō)，上述步驟3. 2)中發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)具體為發(fā)動(dòng)機(jī)推力室壓力或發(fā)動(dòng) 機(jī)噴前壓力或渦輪轉(zhuǎn)速。
[0040] 特別之處還在于：本方法中為了準(zhǔn)確的獲取發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)，發(fā)明人是采用多個(gè) 互為冗余的傳感器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)進(jìn)行采集。
[0041] 由于發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)包括發(fā)動(dòng)機(jī)推力室壓力、噴前壓力、渦輪轉(zhuǎn)速等；發(fā)明人根據(jù) 不同的工作參數(shù)按照本發(fā)明提出的方法做出以下幾個(gè)不同的試驗(yàn)，具體實(shí)施情況如下：
[0042] 實(shí)施例1(采集發(fā)動(dòng)機(jī)推力室壓力為發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)）
[0043] (1)設(shè)定初始發(fā)動(dòng)機(jī)推力為6kN以及發(fā)動(dòng)機(jī)推力變化量為100N，獲取多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī) 推力值，并通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)推力值獲取多個(gè)流量調(diào)節(jié)器開(kāi)度值，然后分別將多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)推力值 及其多個(gè)流量調(diào)節(jié)器開(kāi)度值一一對(duì)應(yīng)，按由大至小順序羅列，最終形成對(duì)比列表；
[0044] 發(fā)動(dòng)機(jī)推力值與流量調(diào)節(jié)器開(kāi)度值的對(duì)比列表
[0045]

【權(quán)利要求】
1. 一種變推力發(fā)動(dòng)機(jī)推力閉環(huán)控制的方法，其特征在于，包括下列步驟： 1) 制定發(fā)動(dòng)機(jī)推力值對(duì)應(yīng)流量調(diào)節(jié)器開(kāi)度值的對(duì)比列表： 1.1) 設(shè)定初始發(fā)動(dòng)機(jī)推力以及發(fā)動(dòng)機(jī)推力變化量；在初始發(fā)動(dòng)機(jī)推力的基礎(chǔ)上以所 述發(fā)動(dòng)機(jī)推力變化量為單位依次遞增或者遞減，得出若干個(gè)推力值，構(gòu)成推力指令集； 1. 2)按照推力指令集，通過(guò)液流試驗(yàn)，獲得各個(gè)推力值對(duì)應(yīng)的流量調(diào)節(jié)器開(kāi)度值；得 出發(fā)動(dòng)機(jī)推力值--對(duì)應(yīng)流量調(diào)節(jié)器開(kāi)度值的對(duì)比列表； 2) 根據(jù)控制精度和最小發(fā)動(dòng)機(jī)推力值設(shè)定允差范圍； 3) 目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制： 3. 1)向發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)送指令推力，發(fā)動(dòng)機(jī)工作；所述指令推力的值選自步驟1. 1)所述的推 力指令集； 3.2) 采集當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)，將其換算成當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)推力； 3. 3)發(fā)動(dòng)機(jī)推力的調(diào)節(jié)： 若當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)推力和指令推力之差在允差范圍之內(nèi)；則認(rèn)為當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)推力與指令推 力相等，流量調(diào)節(jié)器不進(jìn)行調(diào)節(jié)； 若當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)推力和指令推力之差超出允差范圍；則根據(jù)上述對(duì)比列表按照遞增或者 遞減的方式調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)器的開(kāi)度值，然后再次執(zhí)行步驟3. 2)，直至當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)推力和指 令推力之差在允差范圍之內(nèi)； 4) 控制結(jié)束。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵壓式變推力發(fā)動(dòng)機(jī)推力閉環(huán)控制的方法，其特征在于：所 述步驟3. 2)中發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)采用發(fā)動(dòng)機(jī)推力室壓力或噴前壓力或渦輪轉(zhuǎn)速。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的泵壓式變推力發(fā)動(dòng)機(jī)推力閉環(huán)控制的方法，其特征在于：所 述發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)是采用多個(gè)互為冗余的傳感器進(jìn)行采集。
【文檔編號(hào)】F02K9/80GK104358625SQ201410348396
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】馬鍵, 方渭軍, 雷娟萍, 于洋, 童飛, 胡向龍, 曾勤斌, 王鵬武, 王春民, 李輝 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第六研究院第十一研究所