CN105353608B - 空气发生器数字控制方法、装置和*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空气发生器数字控制方法、装置和***，该空气发生器数字控制方法包括步骤：接收飞机操纵面板发送过来的操作指令，获取空气发生器在不同转速阶段表现出来的惯性特征；采用PID控制器分析惯性特征，进行PID输出；根据PID输出及获取的主控参数对燃油量作相应的限制和修正；并调节电液伺服装置的控制电流，按照预先设定的供油量规律，对空气发生器进行控制。本发明解决了模拟式控制装置出现的硬件结构复杂、控制精度低的问题，提高空气发生器的安全性和可靠性，且超调量小，响应时间快，动态性能优良。本发明提高空气发生器的安全性和可靠性，且超调量小，响应时间快，动态性能优良。
Description
技术领域
本发明涉及航空发动机领域，特别地，涉及一种空气发生器数字控制方法、装置和***。
背景技术
空气发生器由压气机、燃烧室、涡轮及其附件组成，是属于自动控制的及从压气机引气的燃气涡轮发动机。
数字电子控制装置是空气发生器燃油与控制***的重要组成部分，控制装置采集大气压力P0、大气温度T0、转子转速n、排气温度T5、滑油压力开关信号p及由飞机操纵面板发送的操作指令，根据操作指令控制点火器点火装置、燃油电磁阀、滑油电磁阀、电动燃油泵、起动电机。控制装置根据控制规律调节燃油伺服控制装置的控制电流，调节燃油输油圈的回油量，从而控制空气发生器起动、稳态、加负载时的转速，当空气发生器出现故障时，控制装置控制空气发生器停车，并发出相应的故障指示。同时控制装置还输出开关信号、RS422通讯数据、RS232通讯数据实时显示空气发生器的各种工作状态信息。
一般而言，空气发生器控制装置多为模拟式控制装置，一般由8块以上电路板组成。其主要工作原理如下：由电源板提供+5V、±12V、+24V等多种电源；由多种比较电路、放大电路组成转速传感器信号n、排气温度T5、滑油压力信号p检测和保护模块；由多种放大电路调节电液伺服阀的控制电流；由计数器电路、门电路、触发器控制空气发生器的工作逻辑、时序，并且产生开关信号使指示灯显示；并且生成起动次数计数脉冲、运行时间计数脉冲，驱动两个或以上机械指针式表盘显示空气发生器起动次数、运行时间。
模拟式控制装置虽然工作原理明确、显示直观、结构合理，也在一定程度上满足了空气发生器的控制需求，但其硬件结构复杂、重量相对较重、控制参数相对较少、控制精度相对较低，且无法实现数字化信息显示、存储，不能直接反映空气发生器主要参数的历史状态，不能诊断更多空气发生器***的故障原因，容易耗费空气发生器的使用寿命且增加试车、装机、试飞的调试难度。
发明内容
本发明提供了一种空气发生器数字控制方法、装置和***，以解决模拟式控制装置出现的硬件结构复杂、重量重、控制参数少、控制精度低，不能诊断更多空气发生器***的故障原因，容易耗费空气发生器的使用寿命且增加试车、装机、试飞的调试难度的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
根据本发明的一方面，提供了一种空气发生器数字控制方法，包括步骤：
接收飞机操纵面板发送过来的操作指令，获取空气发生器在不同转速阶段表现出来的惯性特征；
采用PID控制器分析惯性特征，进行PID输出；
根据PID输出及获取的主控参数对燃油量作相应的限制和修正；并调节电液伺服装置的控制电流，按照预先设定的供油量规律，对空气发生器进行控制。
进一步地，主控参数包括滑油压力开关信号、转子转速、环境压力、大气温度和排气温度。
进一步地，调节电液伺服装置为电液伺服阀，调节电液伺服装置的控制电流，按照预先设定的供油量规律，对空气发生器进行控制的步骤包括：
调节电液伺服阀的控制电流，按照预先设定的供油量规律，采取分段控制的方式在相应的分段控制阶段中对空气发生器进行控制。
进一步地，分段控制阶段包括准备阶段、加速阶段、转速闭环控制阶段、稳态控制阶段和停车阶段，根据PID输出及获取的主控参数对燃油量作相应的限制和修正；并调节电液伺服装置的控制电流，按照预先设定的供油量规律，对空气发生器进行控制的步骤包括：
接收飞机操纵面板上的起动按钮发出的起动指令后，进入准备阶段，在准备阶段的第一时间阈值范围内，接通供电信号，开启起火器和起动电机，以设定的电液伺服阀的电流初始值控制第一恒量燃油供应；并在设定的第二时间阈值范围内且排气温度小于第一温度阈值时，判定起动电机的转速是否大于或者等于预设转速值，若是，则由起动电机带转空气发动器后，对起动电机断电；根据预设的第一供油量规律，以设定的电液伺服阀的电流运行值控制第二恒量燃油供应；并根据飞行的起动高度，对未达到燃油量要求的燃油值进行修正；
若在设定的第二时间阈值范围内且排气温度大于或等于第二温度阈值时，进入加速阶段，在加速阶段中，根据飞行的起动高度，对未达到燃油量要求的燃油值进行修正；
在设定的第三时间阈值范围内，判定空气发动器的转速是否大于或者等于允许转速，若是，则进入转速闭环控制阶段，在转速闭环控制阶段中，按照给定的转速加速度以第三供油量规律控制第三燃油供应；
在设定的第四时间阈值范围内，判定空气发动器的转速是否大于或者等于工作转速，若是，则进入稳态控制阶段，在稳态控制阶段中，断开点火器并对起动电机供电，按照给定的转速加速度以第三供油量规律控制第三燃油供应；
在设定的第四时间阈值范围内，判定空气发动器的转速小于工作转速时，则进入转速闭环控制阶段，在转速闭环控制阶段中，按照给定的转速加速度以第三供油量规律控制第三燃油供应。
进一步地，根据PID输出及获取的主控参数对燃油量作相应的限制和修正；并调节电液伺服装置的控制电流，按照预先设定的供油量规律，对空气发生器进行控制的步骤包括：
若在设定的第二时间阈值范围内且排气温度小于第一温度阈值时，判定起动电机的转速小于预设转速值，则跳转至停车阶段，在停车阶段中，断开供电信号；
若在设定的第三时间阈值范围内，判定空气发动器的转速小于允许转速，则跳转至停车阶段，在停车阶段中，断开供电信号。
根据本发明的另一方面，还提供了一种空气发生器数字控制装置，包括：
接收模块，用于接收飞机操纵面板发送过来的操作指令，获取空气发生器在不同转速阶段表现出来的惯性特征；
输出模块，用于采用PID控制器分析惯性特征，进行PID输出；
控制模块，用于根据PID输出及获取的主控参数对燃油量作相应的限制和修正；并调节电液伺服装置的控制电流，按照预先设定的供油量规律，对空气发生器进行控制。
进一步地，控制模块还用于调节电液伺服阀的控制电流，按照预先设定的供油量规律，采取分段控制的方式在相应的分段控制阶段中对空气发生器进行控制。
进一步地，控制模块包括：
起动控制单元，用于接收飞机操纵面板上的起动按钮发出的起动指令后，进入准备阶段，在准备阶段的第一时间阈值范围内，接通供电信号，开启起火器和起动电机，以设定的电液伺服阀的电流初始值控制第一恒量燃油供应；并在设定的第二时间阈值范围内且排气温度小于第一温度阈值时，判定起动电机的转速是否大于或者等于预设转速值，若是，则由起动电机带转空气发动器后，对起动电机断电；根据预设的第一供油量规律，以设定的电液伺服阀的电流运行值控制第二恒量燃油供应；并根据飞行的起动高度，对未达到燃油量要求的燃油值进行修正；
加速控制单元，用于若在设定的第二时间阈值范围内且排气温度大于或等于第二温度阈值时，进入加速阶段，在加速阶段中，根据飞行的起动高度，对未达到燃油量要求的燃油值进行修正；
转速闭环控制单元，用于在设定的第三时间阈值范围内，判定空气发动器的转速是否大于或者等于允许转速，若是，则进入转速闭环控制阶段，在转速闭环控制阶段中，按照给定的转速加速度以第三供油量规律控制第三燃油供应；
稳态控制单元，用于在设定的第四时间阈值范围内，判定空气发动器的转速是否大于或者等于工作转速，若是，则进入稳态控制阶段，在稳态控制阶段中，断开点火器并对起动电机供电，按照给定的转速加速度以第三供油量规律控制第三燃油供应。
进一步地，控制模块还包括：
判定单元，用于在设定的第四时间阈值范围内，判定空气发动器的转速小于工作转速时，则进入转速闭环控制阶段，在转速闭环控制阶段中，按照给定的转速加速度以第三供油量规律控制第三燃油供应。
进一步地，所控制模块还包括：
停车控制单元，用于若在设定的第二时间阈值范围内且排气温度小于第一温度阈值时，判定起动电机的转速小于预设转速值，则跳转至停车阶段，在停车阶段中，断开供电信号；还用于若在设定的第三时间阈值范围内，判定空气发动器的转速小于允许转速，则跳转至停车阶段，在停车阶段中，断开供电信号。
根据本发明的另一方面，还提供了一种空气发生器数字控制***，包括上述的空气发生器数字控制装置。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的空气发生器数字控制方法和装置，通过接收飞机操纵面板发送过来的操作指令，获取空气发生器在不同转速阶段表现出来的惯性特征；采用PID控制器分析惯性特征，进行PID输出；根据PID输出及获取的主控参数对燃油量作相应的限制和修正；并调节电液伺服装置的控制电流，按照预先设定的供油量规律，对空气发生器进行控制。本发明采用数字电子自动控制，对空气发生器的主控参数作相应的处理和保护，解决了模拟式控制装置出现的硬件结构复杂、控制精度低的问题，提高空气发生器的安全性和可靠性，且超调量小，响应时间快，动态性能优良。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明空气发生器数字控制***的硬件电路框图；
图2是本发明空气发生器数字控制***的电液伺服阀电流控制电路框图；
图3是本发明空气发生器数字控制方法第一实施例的流程示意图；
图4是本发明空气发生器数字控制***控制框图；
图5是图3中所述根据所述PID输出及获取的主控参数对燃油量作相应的限制和修正；并调节电液伺服装置的控制电流，按照预先设定的供油量规律，对所述空气发生器进行控制的步骤的细化流程示意图；
图6是本发明空气发生器数字控制装置的功能模块示意图；以及
图7为图6中所述控制模块的功能模块示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参照图1和图2，本发明提供一种空气发生器数字控制***的硬件电路，该电路是以微处理器(如8位MCS-51系列单片机：AT89S52，如16位微控制器：TLCS-900系列，如32位DSP系列：TMS320F2812等)、晶振和存储器为核心的控制电路，在电源转换电路的供电下，辅以开关量输入输出、A/D、D/A调理电路，以及硬件超转电路、复位电路和RS422、RS232通讯接口电路。
进一步地，如图3所示，本发明的优选实施例提供了一种空气发生器数字控制方法，包括步骤：
步骤S100、接收飞机操纵面板发送过来的操作指令，获取空气发生器在不同转速阶段表现出来的惯性特征。
空气发生器数字控制***接收飞机操纵面板发送过来的操作指令，获取空气发生器在不同转速阶段表现出来的惯性特征。该操作指令可以是控制空气发生器起动的起动指令，也可以控制面板上的状态开关发送过来的给定转速控制指令，如图4所示。该惯性特征表现为空气发生器在起动、稳态和加负载时的转速特征以及空气发生器在出现故障时停车的特征。
步骤S200、采用PID控制器分析惯性特征，进行PID输出。
空气发生器数字控制***采用PID控制器对空气发生器的惯性特征进行分析和闭环控制，并给出PID输出。
步骤S300、根据PID输出及获取的主控参数对燃油量作相应的限制和修正；并调节电液伺服装置的控制电流，按照预先设定的供油量规律，对空气发生器进行控制。
空气发生器数字控制***根据PID控制器给出的PID输出以用获取的主控参数，对对燃油量作相应的限制和修正；并调节电液伺服装置的控制电流，按照预先设定的供油量规律，采取分段控制的方式在相应的分段控制阶段中对空气发生器进行闭环控制。其中，主控参数包括滑油压力开关信号P、转子转速N、环境压力P0、大气温度T0和排气温度T5。调节电液伺服装置可以为调节电液伺服阀。分段控制阶段包括准备阶段、加速阶段、转速闭环控制阶段、稳态控制阶段和停车阶段。
本实施例提供的空气发生器数字控制方法，通过接收飞机操纵面板发送过来的操作指令，获取空气发生器在不同转速阶段表现出来的惯性特征；采用PID控制器分析惯性特征，进行PID输出；根据PID输出及获取的主控参数对燃油量作相应的限制和修正；并调节电液伺服装置的控制电流，按照预先设定的供油量规律，对空气发生器进行控制。本发明解决了模拟式控制装置出现的硬件结构复杂、控制精度低的问题，提高空气发生器的安全性和可靠性，且超调量小，响应时间快，动态性能优良。
如图5所示，本实施提供的空气发生器数字控制方法，所述步骤S300包括：
进一步地，根据PID输出及获取的主控参数对燃油量作相应的限制和修正；并调节电液伺服装置的控制电流，按照预先设定的供油量规律，对空气发生器进行控制的步骤包括：
步骤S310、接收飞机操纵面板上的起动按钮发出的起动指令后，进入准备阶段，在准备阶段的第一时间阈值范围内，接通供电信号，开启起火器和起动电机，以设定的电液伺服阀的电流初始值控制第一恒量燃油供应；并在设定的第二时间阈值范围内且排气温度小于第一温度阈值时，判定起动电机的转速是否大于或者等于预设转速值，若是，则由起动电机带转空气发动器。起动电机带转空气发动器后，对起动电机断电；根据预设的第一供油量规律，以设定的电液伺服阀的电流运行值控制第二恒量燃油供应；并根据飞行的起动高度，对未达到燃油量要求的燃油值进行修正。
空气发生器数字控制***接收飞机操纵面板上的起动按钮发出的起动指令，并根据起动指令，进入准备阶段，在准备阶段的第一时间阈值T1S范围内，接通供电信号，开启起火器和起动电机，以设定的电液伺服阀的电流初始值(例如10mA)控制第一恒量燃油供应；并开始起动时间计数，在设定的第二时间阈值T1S范围内且排气温度T5小于第一温度阈值T1℃时，判定起动电机的转速是否大于或者等于预设转速值，若是，则由起动电机带转空气发动器后，对起动电机断电；根据预设的第一供油量规律mf＝f(P0、T0)，以设定的电液伺服阀的电流运行值控制第二恒量燃油供应；并根据飞行的起动高度，对未达到燃油量要求的燃油值进行修正，高空时减少燃油量，防止富油超温。
步骤S320、若在设定的第二时间阈值范围内且排气温度大于或等于第二温度阈值时，进入加速阶段，在加速阶段中，根据飞行的起动高度，对未达到燃油量要求的燃油值进行修正。
空气发生器数字控制***若在设定的第二时间阈值T2S范围内且排气温度大于或等于第二温度阈值T2℃时，进入加速阶段，在加速阶段中，根据飞行的起动高度，对未达到燃油量要求的燃油值进行修正，地面时，进行补燃加浓控制，高空时减少燃油量，防止富油超温。
步骤S330、在设定的第三时间阈值范围内，判定空气发动器的转速是否大于或者等于允许转速，若是，则进入转速闭环控制阶段，在转速闭环控制阶段中，按照给定的转速加速度以第三供油量规律控制第三燃油供应。
空气发生器数字控制***在设定的第三时间阈值T3S范围内，判定空气发动器的转速是否大于或者等于允许转速，若是，则进入转速闭环控制阶段，在转速闭环控制阶段中，按照给定的转速加速度(N％)以第三供油量规律mf＝f(n、P0、T5)控制第三燃油供应。
步骤S340、在设定的第四时间阈值范围内，判定空气发动器的转速是否大于或者等于工作转速，若是，则进入稳态控制阶段，在稳态控制阶段中，断开点火器并对起动电机供电，按照给定的转速加速度以第三供油量规律控制第三燃油供应。
空气发生器数字控制***在设定的第四时间阈值T4S范围内，判定空气发动器的转速是否大于或者等于工作转速，若是，则进入稳态控制阶段，在稳态控制阶段中，断开点火器并对起动电机供电，按照给定的转速加速度(N％)以第三供油量规律mf＝f(n、P0、T5)控制第三恒量燃油供应。其中，稳态阶段的供油并非恒量燃油，此处燃油消耗量根据转速的波动进行动态调节，最终使转速波动满足动态性能优于最大转速频率值的±n％即可,如±0.3％*4872Hz。
步骤S350、在设定的第四时间阈值范围内，若空气发动器的转速小于工作转速，则进入转速闭环控制阶段，在转速闭环控制阶段中，按照给定的转速加速度以第三供油量规律控制第三燃油供应。
空气发生器数字控制***在设定的第四时间阈值T4S范围内，若判定空气发动器的转速小于工作转速，则进入转速闭环控制阶段，在转速闭环控制阶段中，按照给定的转速加速度(N％)以第三供油量规律mf＝f(n、P0、T5)控制第三燃油供应，重新加速。
进一步地，如图5所示，本实施提供的空气发生器数字控制方法，所述步骤S300还包括：
步骤S360、若在设定的第二时间阈值范围内且排气温度小于第一温度阈值时，判定起动电机的转速小于预设转速值，则跳转至停车阶段，在停车阶段中，断开供电信号。
空气发生器数字控制***若在设定的第二时间阈值T2S范围内且排气温度小于第一温度阈值T1℃时，判定起动电机的转速小于预设转速值，则跳转至停车阶段，在停车阶段中，断开供电信号，并等待第四时间阈值T4S到时断开滑油箱气孔电磁阀和放油口放油电磁阀电源，转入准备阶段。
步骤S370、若在设定的第三时间阈值范围内，判定空气发动器的转速小于允许转速，则跳转至停车阶段，在停车阶段中，断开供电信号。
空气发生器数字控制***若在设定的第三时间阈值T3S范围内，判定空气发动器的转速小于允许转速，则跳转至停车阶段，在停车阶段中，断开供电信号，并等待第四时间阈值T4S到时断开滑油箱气孔电磁阀和放油口放油电磁阀电源，转入准备阶段。另外，空气发生器数字控制***若自检时硬件发生堵塞、滑油压力低、点火不成功、排气温度告警、转速低于最低转速或转速超过最高转速时，则跳转至停车阶段。
本实施例提供的空气发生器数字控制方法，根据空气发生器在不同转速阶段表现出的不同惯性特征，采用分段PID控制，以减少***的超调量和响应时间，提高***的动态性能。对PID输出根据转速、环境压力、环境温度、排气温度作相应的限制和修正，以确保***安全、可靠运行。
进一步地，如图6所示，本发明优选实施例提供的空气发生器数字控制装置，包括：
接收模块10，用于接收飞机操纵面板发送过来的操作指令，获取空气发生器在不同转速阶段表现出来的惯性特征；
输出模块20，用于采用PID控制器分析惯性特征，进行PID输出；
控制模块30，用于根据PID输出及获取的主控参数对燃油量作相应的限制和修正；并调节电液伺服装置的控制电流，按照预先设定的供油量规律，对空气发生器进行控制。
空气发生器数字控制***的接收模块10接收飞机操纵面板发送过来的操作指令，获取空气发生器在不同转速阶段表现出来的惯性特征。该操作指令可以是控制空气发生器起动的起动指令，也可以控制面板上的状态开关发送过来的给定转速控制指令，如图3所示。该惯性特征表现为空气发生器在起动、稳态和加负载时的转速特征以及空气发生器在出现故障时停车的特征。
空气发生器数字控制***的输出模块20采用PID控制器对空气发生器的惯性特征进行分析和闭环控制，并给出PID输出。
空气发生器数字控制***的控制模块30根据PID控制器给出的PID输出以用获取的主控参数，对对燃油量作相应的限制和修正；并调节电液伺服装置的控制电流，按照预先设定的供油量规律，采取分段控制的方式在相应的分段控制阶段中对空气发生器进行闭环控制。其中，主控参数包括滑油压力开关信号P、转子转速N、环境压力P0、大气温度T0和排气温度T5。调节电液伺服装置可以为调节电液伺服阀。分段控制阶段包括准备阶段、加速阶段、转速闭环控制阶段、稳态控制阶段和停车阶段。
本实施例提供的空气发生器数字控制装置，通过接收飞机操纵面板发送过来的操作指令，获取空气发生器在不同转速阶段表现出来的惯性特征；采用PID控制器分析惯性特征，进行PID输出；根据PID输出及获取的主控参数对燃油量作相应的限制和修正；并调节电液伺服装置的控制电流，按照预先设定的供油量规律，对空气发生器进行控制。本发明解决了模拟式控制装置出现的硬件结构复杂、控制精度低的问题，提高空气发生器的安全性和可靠性，且超调量小，响应时间快，动态性能优良。
进一步地，参见图7，本实施例提供的空气发生器数字控制装置，控制模块30包括：
起动控制单元31，用于接收飞机操纵面板上的起动按钮发出的起动指令后，进入准备阶段，在准备阶段的第一时间阈值范围内，接通供电信号，开启起火器和起动电机，以设定的电液伺服阀的电流初始值控制第一恒量燃油供应；并在设定的第二时间阈值范围内且排气温度小于第一温度阈值时，判定起动电机的转速是否大于或者等于预设转速值，若是，则由起动电机带转空气发动器后，对起动电机断电；根据预设的第一供油量规律，以设定的电液伺服阀的电流运行值控制第二恒量燃油供应；并根据飞行的起动高度，对未达到燃油量要求的燃油值进行修正；
加速控制单元32，用于若在设定的第二时间阈值范围内且排气温度大于或等于第二温度阈值时，进入加速阶段，在加速阶段中，根据飞行的起动高度，对未达到燃油量要求的燃油值进行修正；
转速闭环控制单元33，用于在设定的第三时间阈值范围内，判定空气发动器的转速是否大于或者等于允许转速，若是，则进入转速闭环控制阶段，在转速闭环控制阶段中，按照给定的转速加速度以第三供油量规律控制第三燃油供应；
稳态控制单元34，用于在设定的第四时间阈值范围内，判定空气发动器的转速是否大于或者等于工作转速，若是，则进入稳态控制阶段，在稳态控制阶段中，断开点火器并对起动电机供电，按照给定的转速加速度以第三供油量规律控制第三燃油供应。
判定单元35，用于在设定的第四时间阈值范围内，判定空气发动器的转速小于工作转速时，则进入转速闭环控制阶段，在转速闭环控制阶段中，按照给定的转速加速度以第三供油量规律控制第三燃油供应。
停车控制单元36，用于若在设定的第二时间阈值范围内且排气温度小于第一温度阈值时，判定起动电机的转速小于预设转速值，则跳转至停车阶段，在停车阶段中，断开供电信号；还用于若在设定的第三时间阈值范围内，判定空气发动器的转速小于允许转速，则跳转至停车阶段，在停车阶段中，断开供电信号。
空气发生器数字控制***的起动控制单元31接收飞机操纵面板上的起动按钮发出的起动指令，并根据起动指令，进入准备阶段，在准备阶段的第一时间阈值T1S范围内，接通供电信号，开启起火器和起动电机，以设定的电液伺服阀的电流初始值(例如10mA)控制第一恒量燃油供应；并开始起动时间计数，在设定的第二时间阈值T1S范围内且排气温度T5小于第一温度阈值T1℃时，判定起动电机的转速是否大于或者等于预设转速值，若是，则由起动电机带转空气发动器后，对起动电机断电；根据预设的第一供油量规律mf＝f(P0、T0)，以设定的电液伺服阀的电流运行值控制第二恒量燃油供应；并根据飞行的起动高度，对未达到燃油量要求的燃油值进行修正，高空时减少燃油量，防止富油超温。
空气发生器数字控制***的加速控制单元32若在设定的第二时间阈值T2S范围内且排气温度大于或等于第二温度阈值T2℃时，进入加速阶段，在加速阶段中，根据飞行的起动高度，对未达到燃油量要求的燃油值进行修正，地面时，进行补燃加浓控制，高空时减少燃油量，防止富油超温。
空气发生器数字控制***的转速闭环控制单元33在设定的第三时间阈值T3S范围内，判定空气发动器的转速是否大于或者等于允许转速，若是，则进入转速闭环控制阶段，在转速闭环控制阶段中，按照给定的转速加速度(N％)以第三供油量规律mf＝f(n、P0、T5)控制第三恒量燃油供应。
空气发生器数字控制***的稳态控制单元34在设定的第四时间阈值T4S范围内，判定空气发动器的转速是否大于或者等于工作转速，若是，则进入稳态控制阶段，在稳态控制阶段中，断开点火器并对起动电机供电，按照给定的转速加速度(N％)以第三供油量规律mf＝f(n、P0、T5)控制第三燃油供应。其中，稳态阶段的供油并非恒量燃油，此处燃油消耗量根据转速的波动进行动态调节，最终使转速波动满足动态性能优于最大转速频率值的±n％即可,如±0.3％*4872Hz。
空气发生器数字控制***的判定单元35在设定的第四时间阈值T4S范围内，判定空气发动器的转速是否大于或者等于工作转速，若是，则进入稳态控制阶段，在稳态控制阶段中，断开点火器并对起动电机供电，按照给定的转速加速度(N％)以第三供油量规律mf＝f(n、P0、T5)控制第三燃油供应。
空气发生器数字控制***的停车控制单元36若在设定的第二时间阈值T2S范围内且排气温度小于第一温度阈值T1℃时，判定起动电机的转速小于预设转速值，则跳转至停车阶段，在停车阶段中，断开供电信号，并等待第四时间阈值T4S到时断开滑油箱气孔电磁阀和放油口放油电磁阀电源，转入准备阶段。空气发生器数字控制***的停车控制单元36若在设定的第三时间阈值T3S范围内，判定空气发动器的转速小于允许转速，则跳转至停车阶段，在停车阶段中，断开供电信号，并等待第四时间阈值T4S到时断开滑油箱气孔电磁阀和放油口放油电磁阀电源，转入准备阶段。另外，空气发生器数字控制***的停车控制单元36若自检时硬件发生堵塞、滑油压力低、点火不成功、排气温度告警、转速低于最低转速或转速超过最高转速时，则跳转至停车阶段。
本实施例提供的空气发生器数字控制装置，根据空气发生器在不同转速阶段表现出的不同惯性特征，采用分段PID控制，以减少***的超调量和响应时间，提高***的动态性能。对PID输出根据转速、环境压力、环境温度、排气温度作相应的限制和修正，以确保***安全、可靠运行。
本实施例进一步提供一种空气发生器数字控制***，包括上述的空气发生器数字控制装置，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种空气发生器数字控制方法，其特征在于，包括步骤：
接收飞机操纵面板发送过来的操作指令，获取空气发生器在不同转速阶段表现出来的惯性特征；
采用PID控制器分析所述惯性特征，进行PID输出；
根据所述PID输出及获取的主控参数对燃油量作相应的限制和修正；并调节电液伺服装置的控制电流，按照预先设定的供油量规律，对所述空气发生器进行控制，其中，所述主控参数包括滑油压力开关信号、转子转速、环境压力、大气温度和排气温度；
所述调节电液伺服装置为电液伺服阀，所述调节电液伺服装置的控制电流，按照预先设定的供油量规律，对所述空气发生器进行控制的步骤包括：
调节电液伺服阀的控制电流，按照预先设定的供油量规律，采取分段控制的方式在相应的分段控制阶段中对所述空气发生器进行控制；
所述分段控制阶段包括准备阶段、加速阶段、转速闭环控制阶段、稳态控制阶段和停车阶段，所述根据所述PID输出及获取的主控参数对燃油量作相应的限制和修正；并调节电液伺服装置的控制电流，按照预先设定的供油量规律，对所述空气发生器进行控制的步骤包括：
接收飞机操纵面板上的起动按钮发出的起动指令后，进入所述准备阶段，在所述准备阶段的第一时间阈值范围内，接通供电信号，开启起火器和起动电机，以设定的电液伺服阀的电流初始值控制第一恒量燃油供应；并在设定的第二时间阈值范围内且排气温度小于第一温度阈值时，判定所述起动电机的转速是否大于或者等于预设转速值，若是，则由所述起动电机带转所述空气发动器后，对所述起动电机断电；根据预设的第一供油量规律，以设定的电液伺服阀的电流运行值控制第二恒量燃油供应；并根据飞行的起动高度，对未达到燃油量要求的燃油值进行修正；
若在设定的第二时间阈值范围内且排气温度大于或等于第二温度阈值时，进入所述加速阶段，在所述加速阶段中，根据飞行的起动高度，对未达到燃油量要求的燃油值进行修正；
在设定的第三时间阈值范围内，判定所述空气发动器的转速是否大于或者等于允许转速，若是，则进入转速闭环控制阶段，在所述转速闭环控制阶段中，按照给定的转速加速度以第三供油量规律控制第三燃油供应；
在设定的第四时间阈值范围内，判定所述空气发动器的转速是否大于或者等于工作转速，若是，则进入所述稳态控制阶段，在所述稳态控制阶段中，断开点火器并对所述起动电机供电，按照给定的转速加速度以第三供油量规律控制第三燃油供应；
在设定的第四时间阈值范围内，判定所述空气发动器的转速小于工作转速时，则进入所述转速闭环控制阶段，在所述转速闭环控制阶段中，按照给定的转速加速度以第三供油量规律控制第三燃油供应。
2.根据权利要求1所述的空气发生器数字控制方法，其特征在于，
所述根据所述PID输出及获取的主控参数对燃油量作相应的限制和修正；并调节电液伺服装置的控制电流，按照预先设定的供油量规律，对所述空气发生器进行控制的步骤包括：
若在设定的第二时间阈值范围内且排气温度小于第一温度阈值时，判定所述起动电机的转速小于预设转速值，则跳转至所述停车阶段，在所述停车阶段中，断开所述供电信号；
若在设定的第三时间阈值范围内，判定所述空气发动器的转速小于允许转速，则跳转至停车阶段，在所述停车阶段中，断开所述供电信号。
3.一种空气发生器数字控制装置，其特征在于，包括：
接收模块(10)，用于接收飞机操纵面板发送过来的操作指令，获取空气发生器在不同转速阶段表现出来的惯性特征；
输出模块(20)，用于采用PID控制器分析所述惯性特征，进行PID输出；
控制模块(30)，用于根据所述PID输出及获取的主控参数对燃油量作相应的限制和修正；并调节电液伺服装置的控制电流，按照预先设定的供油量规律，对所述空气发生器进行控制；
所述控制模块(30)还用于调节电液伺服阀的控制电流，按照预先设定的供油量规律，采取分段控制的方式在相应的分段控制阶段中对所述空气发生器进行控制；
所述控制模块(30)包括：
起动控制单元(31)，用于接收飞机操纵面板上的起动按钮发出的起动指令后，进入准备阶段，在所述准备阶段的第一时间阈值范围内，接通供电信号，开启起火器和起动电机，以设定的电液伺服阀的电流初始值控制第一恒量燃油供应；并在设定的第二时间阈值范围内且排气温度小于第一温度阈值时，判定所述起动电机的转速是否大于或者等于预设转速值，若是，则由所述起动电机带转所述空气发动器后，对所述起动电机断电；根据预设的第一供油量规律，以设定的电液伺服阀的电流运行值控制第二恒量燃油供应；并根据飞行的起动高度，对未达到燃油量要求的燃油值进行修正；
加速控制单元(32)，用于若在设定的第二时间阈值范围内且排气温度大于或等于第二温度阈值时，进入加速阶段，在所述加速阶段中，根据飞行的起动高度，对未达到燃油量要求的燃油值进行修正；
转速闭环控制单元(33)，用于在设定的第三时间阈值范围内，判定所述空气发动器的转速是否大于或者等于允许转速，若是，则进入转速闭环控制阶段，在所述转速闭环控制阶段中，按照给定的转速加速度以第三供油量规律控制第三燃油供应；
稳态控制单元(34)，用于在设定的第四时间阈值范围内，判定所述空气发动器的转速是否大于或者等于工作转速，若是，则进入稳态控制阶段，在所述稳态控制阶段中，断开点火器并对所述起动电机供电，按照给定的转速加速度以第三供油量规律控制第三燃油供应；
判定单元(35)，用于在设定的第四时间阈值范围内，判定所述空气发动器的转速小于工作转速时，则进入所述转速闭环控制阶段，在所述转速闭环控制阶段中，按照给定的转速加速度以第三供油量规律控制第三燃油供应。
4.根据权利要求3所述的空气发生器数字控制装置，其特征在于，
所述控制模块(30)还包括：
停车控制单元(36)，用于若在设定的第二时间阈值范围内且排气温度小于第一温度阈值时，判定所述起动电机的转速小于预设转速值，则跳转至停车阶段，在所述停车阶段中，断开所述供电信号；还用于若在设定的第三时间阈值范围内，判定所述空气发动器的转速小于允许转速，则跳转至停车阶段，在所述停车阶段中，断开所述供电信号。
5.一种空气发生器数字控制***，其特征在于，包括如权利要求3至4任一项所述的空气发生器数字控制装置。
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