空氣發(fā)生器數(shù)字控制方法、裝置和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空發(fā)動機領(lǐng)域，特別地，涉及一種空氣發(fā)生器數(shù)字控制方法、裝置和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]空氣發(fā)生器由壓氣機、燃燒室、渦輪及其附件組成，是屬于自動控制的及從壓氣機引氣的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機。
[0003]數(shù)字電子控制裝置是空氣發(fā)生器燃油與控制系統(tǒng)的重要組成部分，控制裝置采集大氣壓力P0、大氣溫度T0、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n、排氣溫度T5、滑油壓力開關(guān)信號p及由飛機操縱面板發(fā)送的操作指令，根據(jù)操作指令控制點火器點火裝置、燃油電磁閥、滑油電磁閥、電動燃油栗、起動電機。控制裝置根據(jù)控制規(guī)律調(diào)節(jié)燃油伺服控制裝置的控制電流，調(diào)節(jié)燃油輸油圈的回油量，從而控制空氣發(fā)生器起動、穩(wěn)態(tài)、加負(fù)載時的轉(zhuǎn)速，當(dāng)空氣發(fā)生器出現(xiàn)故障時，控制裝置控制空氣發(fā)生器停車，并發(fā)出相應(yīng)的故障指示。同時控制裝置還輸出開關(guān)信號、RS422通訊數(shù)據(jù)、RS232通訊數(shù)據(jù)實時顯示空氣發(fā)生器的各種工作狀態(tài)信息。
[0004]—般而言，空氣發(fā)生器控制裝置多為模擬式控制裝置，一般由8塊以上電路板組成。其主要工作原理如下:由電源板提供+5V、±12V、+24V等多種電源；由多種比較電路、放大電路組成轉(zhuǎn)速傳感器信號n、排氣溫度T5、滑油壓力信號p檢測和保護模塊；由多種放大電路調(diào)節(jié)電液伺服閥的控制電流；由計數(shù)器電路、門電路、觸發(fā)器控制空氣發(fā)生器的工作邏輯、時序，并且產(chǎn)生開關(guān)信號使指示燈顯示；并且生成起動次數(shù)計數(shù)脈沖、運行時間計數(shù)脈沖，驅(qū)動兩個或以上機械指針式表盤顯示空氣發(fā)生器起動次數(shù)、運行時間。
[0005]模擬式控制裝置雖然工作原理明確、顯示直觀、結(jié)構(gòu)合理，也在一定程度上滿足了空氣發(fā)生器的控制需求，但其硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量相對較重、控制參數(shù)相對較少、控制精度相對較低，且無法實現(xiàn)數(shù)字化信息顯示、存儲，不能直接反映空氣發(fā)生器主要參數(shù)的歷史狀態(tài)，不能診斷更多空氣發(fā)生器系統(tǒng)的故障原因，容易耗費空氣發(fā)生器的使用壽命且增加試車、裝機、試飛的調(diào)試難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種空氣發(fā)生器數(shù)字控制方法、裝置和系統(tǒng)，以解決模擬式控制裝置出現(xiàn)的硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量重、控制參數(shù)少、控制精度低，不能診斷更多空氣發(fā)生器系統(tǒng)的故障原因，容易耗費空氣發(fā)生器的使用壽命且增加試車、裝機、試飛的調(diào)試難度的技術(shù)問題。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種空氣發(fā)生器數(shù)字控制方法，包括步驟:
[0009]接收飛機操縱面板發(fā)送過來的操作指令，獲取空氣發(fā)生器在不同轉(zhuǎn)速階段表現(xiàn)出來的慣性特征；
[0010]采用PID控制器分析慣性特征，進行PID輸出；
[0011]根據(jù)PID輸出及獲取的主控參數(shù)對燃油量作相應(yīng)的限制和修正；并調(diào)節(jié)電液伺服裝置的控制電流，按照預(yù)先設(shè)定的供油量規(guī)律，對空氣發(fā)生器進行控制。
[0012]進一步地，主控參數(shù)包括滑油壓力開關(guān)信號、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、環(huán)境壓力、大氣溫度和排氣溫度。
[0013]進一步地，調(diào)節(jié)電液伺服裝置為電液伺服閥，調(diào)節(jié)電液伺服裝置的控制電流，按照預(yù)先設(shè)定的供油量規(guī)律，對空氣發(fā)生器進行控制的步驟包括:
[0014]調(diào)節(jié)電液伺服閥的控制電流，按照預(yù)先設(shè)定的供油量規(guī)律，采取分段控制的方式在相應(yīng)的分段控制階段中對空氣發(fā)生器進行控制。
[0015]進一步地，分段控制階段包括準(zhǔn)備階段、加速階段、轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制階段、穩(wěn)態(tài)控制階段和停車階段，根據(jù)PID輸出及獲取的主控參數(shù)對燃油量作相應(yīng)的限制和修正；并調(diào)節(jié)電液伺服裝置的控制電流，按照預(yù)先設(shè)定的供油量規(guī)律，對空氣發(fā)生器進行控制的步驟包括:
[0016]接收飛機操縱面板上的起動按鈕發(fā)出的起動指令后，進入準(zhǔn)備階段，在準(zhǔn)備階段的第一時間閾值范圍內(nèi)，接通供電信號，開啟起火器和起動電機，以設(shè)定的電液伺服閥的電流初始值控制第一恒量燃油供應(yīng)；并在設(shè)定的第二時間閾值范圍內(nèi)且排氣溫度小于第一溫度閾值時，判定起動電機的轉(zhuǎn)速是否大于或者等于預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速值，若是，則由起動電機帶轉(zhuǎn)空氣發(fā)動器后，對起動電機斷電；根據(jù)預(yù)設(shè)的第一供油量規(guī)律，以設(shè)定的電液伺服閥的電流運行值控制第二恒量燃油供應(yīng)；并根據(jù)飛行的起動高度，對未達到燃油量要求的燃油值進行修正；
[0017]若在設(shè)定的第二時間閾值范圍內(nèi)且排氣溫度大于或等于第二溫度閾值時，進入加速階段，在加速階段中，根據(jù)飛行的起動高度，對未達到燃油量要求的燃油值進行修正；
[0018]在設(shè)定的第三時間閾值范圍內(nèi)，判定空氣發(fā)動器的轉(zhuǎn)速是否大于或者等于允許轉(zhuǎn)速，若是，則進入轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制階段，在轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制階段中，按照給定的轉(zhuǎn)速加速度以第三供油量規(guī)律控制第三燃油供應(yīng)；
[0019]在設(shè)定的第四時間閾值范圍內(nèi)，判定空氣發(fā)動器的轉(zhuǎn)速是否大于或者等于工作轉(zhuǎn)速，若是，則進入穩(wěn)態(tài)控制階段，在穩(wěn)態(tài)控制階段中，斷開點火器并對起動電機供電，按照給定的轉(zhuǎn)速加速度以第三供油量規(guī)律控制第三燃油供應(yīng)；
[0020]在設(shè)定的第四時間閾值范圍內(nèi)，判定空氣發(fā)動器的轉(zhuǎn)速小于工作轉(zhuǎn)速時，則進入轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制階段，在轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制階段中，按照給定的轉(zhuǎn)速加速度以第三供油量規(guī)律控制第三燃油供應(yīng)。
[0021]進一步地，根據(jù)PID輸出及獲取的主控參數(shù)對燃油量作相應(yīng)的限制和修正；并調(diào)節(jié)電液伺服裝置的控制電流，按照預(yù)先設(shè)定的供油量規(guī)律，對空氣發(fā)生器進行控制的步驟包括:
[0022]若在設(shè)定的第二時間閾值范圍內(nèi)且排氣溫度小于第一溫度閾值時，判定起動電機的轉(zhuǎn)速小于預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速值，則跳轉(zhuǎn)至停車階段，在停車階段中，斷開供電信號；
[0023]若在設(shè)定的第三時間閾值范圍內(nèi)，判定空氣發(fā)動器的轉(zhuǎn)速小于允許轉(zhuǎn)速，則跳轉(zhuǎn)至停車階段，在停車階段中，斷開供電信號。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種空氣發(fā)生器數(shù)字控制裝置，包括:
[0025]接收模塊，用于接收飛機操縱面板發(fā)送過來的操作指令，獲取空氣發(fā)生器在不同轉(zhuǎn)速階段表現(xiàn)出來的慣性特征；
[0026]輸出模塊，用于采用PID控制器分析慣性特征，進行PID輸出；
[0027]控制模塊，用于根據(jù)PID輸出及獲取的主控參數(shù)對燃油量作相應(yīng)的限制和修正；并調(diào)節(jié)電液伺服裝置的控制電流，按照預(yù)先設(shè)定的供油量規(guī)律，對空氣發(fā)生器進行控制。
[0028]進一步地，控制模塊還用于調(diào)節(jié)電液伺服閥的控制電流，按照預(yù)先設(shè)定的供油量規(guī)律，采取分段控制的方式在相應(yīng)的分段控制階段中對空氣發(fā)生器進行控制。
[0029]進一步地，控制模塊包括:
[0030]起動控制單元，用于接收飛機操縱面板上的起動按鈕發(fā)出的起動指令后，進入準(zhǔn)備階段，在準(zhǔn)備階段的第一時間閾值范圍內(nèi)，接通供電信號，開啟起火器和起動電機，以設(shè)定的電液伺服閥的電流初始值控制第一恒量燃油供應(yīng)；并在設(shè)定的第二時間閾值范圍內(nèi)且排氣溫度小于第一溫度閾值時，判定起動電機的轉(zhuǎn)速是否大于或者等于預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速值，若是，則由起動電機帶轉(zhuǎn)空氣發(fā)動器后，對起動電機斷電；根據(jù)預(yù)設(shè)的第一供油量規(guī)律，以設(shè)定的電液伺服閥的電流運行值控制第二恒量燃油供應(yīng)；并根據(jù)飛行的起動高度，對未達到燃油量要求的燃油值進行修正；
[0031]加速控制單元，用于若在設(shè)定的第二時間閾值范圍內(nèi)且排氣溫度大于或等于第二溫度閾值時，進入加速階段，在加速階段中，根據(jù)飛行的起動高度，對未達到燃油量要求的燃油值進行修正；
[0032]轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制單元，用于在設(shè)定的第三時間閾值范圍內(nèi)，判定空氣發(fā)動器的轉(zhuǎn)速是否大于或者等于允許轉(zhuǎn)速，若是，則進入轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制階段，在轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制階段中，按照給定的轉(zhuǎn)速加速度以第三供油量規(guī)律控制第三燃油供應(yīng)；
[0033]穩(wěn)態(tài)控制單元，用于在設(shè)定的第四時間閾值范圍內(nèi)，判定空氣發(fā)動器的轉(zhuǎn)速是否大于或者等于工作轉(zhuǎn)速，若是，則進入穩(wěn)態(tài)控制階段，在穩(wěn)態(tài)控制階段中，斷開點火器并對起動電機供電，按照給定的轉(zhuǎn)速加速度以第三供油量規(guī)律控制第三燃油供應(yīng)。
[0034]進一步地，控制模塊還包括:
[0035]判定單元，用于在設(shè)定的第四時間閾值范圍內(nèi)，判定空氣發(fā)動器的轉(zhuǎn)速小于工作轉(zhuǎn)速時，則進入轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制階段，在轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制階段中，按照給定的轉(zhuǎn)速加速度以第三供油量規(guī)律控制第三燃油供應(yīng)。
[0036]進一步地，所控制模塊還包括:
[0037]停車控制單元，用于若在設(shè)定的第二時間閾值范圍內(nèi)且排氣溫度小于第一溫度閾值時，判定起動電機的轉(zhuǎn)速小于預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速值，則跳轉(zhuǎn)至停車階段，在停車階段中，斷開供電信號；還用于若在設(shè)定的第三時間閾值范圍內(nèi)，判定空氣發(fā)動器的轉(zhuǎn)速小于允許轉(zhuǎn)速，則跳轉(zhuǎn)至停車階段，在停車階段中，斷開供電信號。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種空氣發(fā)生器數(shù)字控制系統(tǒng)，包括上述的空氣發(fā)生器數(shù)字控制裝置。
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