CN108223143B - 一种辅助动力***电子控制器排气门组件控制方法 - Google Patents

一种辅助动力***电子控制器排气门组件控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108223143B
CN108223143B CN201611155441.4A CN201611155441A CN108223143B CN 108223143 B CN108223143 B CN 108223143B CN 201611155441 A CN201611155441 A CN 201611155441A CN 108223143 B CN108223143 B CN 108223143B
Authority
CN
China
Prior art keywords
exhaust valve
angle
pulse width
output
control method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201611155441.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108223143A (zh
Inventor
唐甜
张磊
王瑞
吕伟
谭琪璘
赵振宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Aeronautics Computing Technique Research Institute of AVIC
Original Assignee
Xian Aeronautics Computing Technique Research Institute of AVIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Aeronautics Computing Technique Research Institute of AVIC filed Critical Xian Aeronautics Computing Technique Research Institute of AVIC
Priority to CN201611155441.4A priority Critical patent/CN108223143B/zh
Publication of CN108223143A publication Critical patent/CN108223143A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108223143B publication Critical patent/CN108223143B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
    • F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
    • F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
    • F02D11/107—Safety-related aspects

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

本发明是一种辅助动力电子控制器排气门组件控制方法，属于辅助动力控制领域。该方法是一种模块化的控制方法，可以针对不同控制工况执行不同的控制功能；依据输入参量对被控对象的控制策略进行调整，采用分段闭环控制策略、混合PI闭环控制策略和开环控制策略相结合的方式对输出脉宽进行控制，具备较高的控制精度和灵活性；该方法属于软件控制方法，无需更改硬件单元即可实现控制效果，因此无需额外的变更成本。本发明针对现有排气门控制方法进行了改进，有效地提高了排气门控制的灵活性和运算效率，并改善了开门时间，具有较强的实用价值。

Description

一种辅助动力***电子控制器排气门组件控制方法
技术领域
本发明属于辅助动力***电子控制器控制领域，以提高排气门开关门效率为目的，对输出脉宽进行控制。
背景技术
辅助动力***是独立于发动机的动力***，用于向飞机提供辅助或应急能源，同时提供引气功率、液压功率和电功率，是保障飞机安全飞行的关键***。排气门组件作为其重要组成部件之一，主要用途是在***运行期间为组合动力装置排放高温废气和废油，排气门作为飞机蒙皮的一部分，因此在飞行过程中易受到飞行姿态、速度、大气压力等环境因素的影响，受到的气动载荷更加复杂，传统的排气门控制方法或是通过输出固定脉宽、或是单一PI闭环控制输出可调脉宽的方法完成对排气门的输出控制，该方法参数单一、对工况变化敏感度不高。不利于排放燃烧室的废气废油，本发明对传统的排气门控制方法进行了改进，使其更具灵活性。
发明内容
本发明的目的为改进排气门控制方法，通过在不同工况下执行分段闭环控制方法、混合PI闭环控制方法和开环控制方法，提高排气门的控制精度、灵活性和运算效率，并改善了开门时间，具有很大的实用价值。
本发明的技术方案如图1所示。
首先根据轮载信号和进排气组件故障标志，决定排气门控制方法。当轮载信号指示飞机在地面且未发生排气门组件故障时，采用地面分段闭环控制方法，当轮载信号指示飞机在地面且发生排气门组件故障时，直接保护性停车，当轮载信号指示飞机在空中且未发生排气门组件故障时，执行空中混合PI闭环控制方法，当轮载信号指示飞机在空中且发生了排气门组件故障时，开门时执行开环控制方法，关门时直接保护性停车，最后，将最终得到的脉宽通过DA单元输出。
其具体设计流程如下：
(一)排气门开门控制方法：
当收到排气门开门命令后，按照如下方法进行控制：
(1)地面开门分段闭环控制方法：
当轮载信号指示飞机在地面且未发生排气门相关故障时，应按照如下控制方法，示意图见图2：
1.读取排气门当前角度；
2.若当前角度处于(关门目标角度,50°)区间内，将PWM值从50％线性增加至100％，最终维持最大转速开门；
3.若当前角度处于[50°，57°)区间内，由于距离关门目标角度开始接近，缓慢降低PWM，此时将PWM从100％线性减小至75％；
4.若当前角处于[57°，60°)区间内，此时即将接近关门目标角度，再次降低PWM准备停止进排气门，此时将PWM从75％线性减小至60％；
5.当前角度大于等于60°后，直接将PWM设置为50％，并设置排气门完全打开标志。
(2)地面故障时控制方法：
当轮载信号指示飞机在地面且发生排气门相关故障时，应立即将排气门输出脉宽设置为50％。
(3)空中开门混合PI闭环控制方法：
当轮载信号指示飞机在空中且未发生排气门相关故障时，应按照如下控制方法，示意图见图3：
1.读取排气门当前角度；
2.若当前角度处于(关门目标角度,50°)区间内，采用软起动计算输出脉宽A，脉宽变化率为0.5％/5ms，当排气门角度小于50°时，以输出脉宽A作为最终输出脉宽；
3.若当前角度处于[50°，60°)区间内，采用PI闭环控制方法(Kp＝2.8，Ki＝0.01)计算输出脉宽值B,其差分形式的PI公式见公式(1)(2)：
θe(n)＝θTarget(n)-θCurrent(n) (1)
Figure BDA0001180585490000031
其中，n为采样序号，θTarget(n)为期望角度，θCurrent(n)为实际角度，θe(n)为当前期望角度和实际角度的偏差，Kp为比例系数、Ki为积分增益系数，PWM(n)为当前周期的控制输出值
为了防止PI输出超出执行机构作用范围，对输出PWM(n)按照公式(3)进行幅值：
Figure BDA0001180585490000032
其中，PWMmin、PWMmax为PWM控制输出值的上下限。
为了避免PI控制输出频繁变化，应对θe(n)按照公式(4)进行死区限幅。
Figure BDA0001180585490000033
其中，θmax、θmin为设定的输入偏差死区上下限。
4.选择脉宽A和脉宽B的最小值作为最终输出脉宽(当前角度处于(50°，60°)区间内)；
5.当前角度大于等于60°后，直接将PWM设置为50％，并设置排气门完全打开标志。
(4)空中故障时开环控制方法：
当轮载信号指示飞机在空中且发生排气门相关故障时，应按照如下控制方法，示意图见图4：
1.若发生排气门电位计传感器故障，排气门PWM控制值应由50％开始、以0.5％的增量线性上升到最大值100％然后保持该值，总共4.5s后停止输出；
2.若发生排气门电机故障，应立即停止排气门动作。
(二)排气门关门控制方法：
当收到排气门关门命令后，按照如下方法进行控制：
(1)地面关门分段闭环控制方法：
当轮载信号指示飞机在地面且未发生排气门相关故障时，应按照如下控制方法：
1.读取排气门当前角度；
2.若当前角度处于(10°,60°)区间内，将PWM值从50％线性减小至0％，最终维持最大转速关门；
3.若当前角度处于[关门目标角度+3°,关门目标角度+10°]区间时，将PWM控制值由0％开始、以0.5％的增量线性增大到25％并保持之；
4.当排气门角度处于(关门目标角度,关门目标角度+3°)区间时，PWM控制值由25％开始、以0.5％的增量线性增大到N％并保持该值，N根据公式(5)计算而来。
Figure BDA0001180585490000041
其中，P28V为供电电压。
5.当前角度小于或等于关门目标角度后，直接将PWM设置为50％，并设置排气门完全关闭标志。
(5)空中关门混合PI闭环控制方法：
当轮载信号指示飞机在空中且未发现排气门相关故障时，应按照如下控制方法，示意图见图5：
1.读取排气门当前角度；
2.若当前角度处于(10°,60°)区间内，采用软起动计算输出脉宽A，脉宽变化率为-0.5％/5ms，当排气门角度大于10°时，以输出脉宽A作为最终输出脉宽；
3.若当前角度处于(关门目标角度,关门目标角度+10°]区间内，采用PI闭环控制方法(Kp＝2.8，Ki＝0.002)计算输出脉宽值B,其差分形式的PI公式见空中开门混合PI闭环控制方法公式(1)至公式(4)；
4.选择脉宽A和脉宽B的最大值作为最终输出脉宽(当前角度处于(关门目标角度,关门目标角度+10°]区间)；
5.当前角度小于或等于关门目标角度后，直接将PWM设置为50％，并设置排气门完全关闭标志。
(6)故障时控制方法：
当发生排气门相关故障时，应立即将排气门输出脉宽设置为50％。
附图说明
图1为排气门组件控制过程示意图；
图2为地面开门控制算法示意图；
图3为空中开门控制算法示意图；
图4为地面关门控制算法示意图；
图5为空中关门控制算法示意图；
图6为地面开关门仿真截图；
图7为空中开关门仿真截图。
具体实施方式
采用如下步骤完成整个控制流程。
针对某型辅助动力***电子控制器，采用上述方法对排气门进行控制，分别在环境测试设备和半物理仿真实验台架上对该控制策略进行功能性能可靠性验证。
首先，设置控制周期为5ms，通过环境测试设备模拟轮载信号和排气门开关门命令；
其次，执行开关门操作，地面IEU开关门的数字仿真结果见图6，空中I EU开关门的数字仿真结果见图7。
最后在半物理仿真实验台架上通过增加砝码的方式来模拟负载，载荷大小对控制策略的影响半物理仿真实验结果见表1。
表1半物理仿真实验结果
空载 反向25公斤 反向50公斤 正向25公斤 正向50公斤
地面开门 4605ms 4680ms 5175ms 4575ms 4542ms
空中开门 2250ms 2480ms 2605ms 2221ms 2207ms

Claims (4)

1.一种辅助动力装置电子控制器排气门组件的控制方法，其特征在于：包括以下步骤；首先根据轮载信号和进排气组件故障标志，决定排气门控制方法，
1)当轮载信号指示飞机在地面且未发生排气门组件故障时，采用地面分段闭环控制方法，该方法根据排气门角度处于不同区间将排气门PWM输出不同的控制值，开门时直至所述角度大于等于60°时将排气门PWM输出为50％，关门时直至所述角度小于等于关门目标角度时将排气门PWM输出为50％；
2)当轮载信号指示飞机在地面且发生排气门相关故障时，应立即将排气门输出脉宽设置为50％；
3)当轮载信号指示飞机在空中且未发生排气门相关故障时，若收到开门命令，当所述角度小于50°时，采用软起动计算输出脉宽A，当所述角度处于50°到60°区间内，采用PI闭环控制方法计算输出脉宽值B并选择脉宽A和脉宽B的最小值作为最终输出脉宽，当所述角度大于等于60°后，直接将排气门PWM设置为50％；若收到关门命令，当所述角度大于等于关门目标角度加10°时，采用软起动计算输出脉宽A，当所述角度处于关门目标角度到关门目标角度+10°区间内，采用PI闭环控制方法计算输出脉宽值B并选择脉宽A和脉宽B的最大值作为最终输出脉宽；当所述角度小于或等于关门目标角度后，直接将排气门PWM设置为50％；
4)当轮载信号指示飞机在空中且发生排气门相关故障时，开门时根据故障标识决定将排气门PWM输出100％持续4.5s或是直接输出为50％，关门时直接将输出值设置为50％。
2.根据权利要求1所述的一种辅助动力装置电子控制器排气门组件的控制方法，其特征在于：步骤3)中所述的软起动计算方法为开门时按照0.5％/5ms脉宽变化率线性输出，关门时按照-0.5％/5ms脉宽变化率线性输出。
3.根据权利要求1所述的一种辅助动力装置电子控制器排气门组件的控制方法，其特征在于：所述PI闭环控制计算方法为θe(n)＝θTarget(n)-θCurrent(n)
Figure FDA0002279333360000021
其中，n为采样序号，θTarget(n)为期望角度，θCurrent(n)为实际角度，θe(n)为当前期望角度和实际角度的偏差，Kp为比例系数、Ki为积分增益系数，PWM(n)为当前周期的控制输出值。
4.根据权利要求3所述的一种辅助动力装置电子控制器排气门组件的控制方法，其特征在于：所述比例系数开门时Kp设置为2.8，所述积分增益系数Ki设置为0.01，关门时Kp设置为2.8，Ki设置为0.002。
CN201611155441.4A 2016-12-14 2016-12-14 一种辅助动力***电子控制器排气门组件控制方法 Active CN108223143B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611155441.4A CN108223143B (zh) 2016-12-14 2016-12-14 一种辅助动力***电子控制器排气门组件控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611155441.4A CN108223143B (zh) 2016-12-14 2016-12-14 一种辅助动力***电子控制器排气门组件控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108223143A CN108223143A (zh) 2018-06-29
CN108223143B true CN108223143B (zh) 2020-04-07

Family

ID=62649994

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611155441.4A Active CN108223143B (zh) 2016-12-14 2016-12-14 一种辅助动力***电子控制器排气门组件控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108223143B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111038714B (zh) * 2019-11-28 2021-02-26 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 一种辅助动力装置超转检测装置及方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4508320B2 (ja) * 1999-10-01 2010-07-21 株式会社ミクニ 電磁コイル動作装置の故障判別装置
CN101408133B (zh) * 2007-10-09 2010-10-06 比亚迪股份有限公司 一种发动机电子节气门的控制方法
JP5627733B1 (ja) * 2013-05-01 2014-11-19 三菱電機株式会社 内燃機関のウエストゲートバルブ制御装置および内燃機関のウエストゲートバルブ制御方法
GB2518893B (en) * 2013-10-07 2018-11-21 Ge Aviat Systems Ltd Method for predicting an auxiliary power unit fault
CN105569847B (zh) * 2015-12-11 2017-10-24 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 辅助动力装置起动加速燃油流量控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108223143A (zh) 2018-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105783612B (zh) 一种通用小型化数字电动舵机控制器及其控制方法
Montazeri-Gh et al. Real-time multi-rate HIL simulation platform for evaluation of a jet engine fuel controller
US10113487B2 (en) Cascaded multi-variable control system for a turboshaft engine
CN108254206B (zh) 一种用于高总压比多级压气机性能试验的状态调节方法
EP2008934B1 (en) Closed-loop cabin pressure control system test method with actual pressure feedback
CN110702361A (zh) 一种直流暂冲式跨声速风洞的流场精确控制***及控制方法
US20130074519A1 (en) Auxiliary power unit inlet door position control system and method
CN104265708B (zh) 一种基于运动状态同步的自适应解耦控制方法
CN110219736B (zh) 基于非线性模型预测控制的航空发动机直接推力控制方法
EP3403923A1 (en) System and method for aircraft propeller control
CN104879014B (zh) 一种飞机货运舱门控制装置
RU2017114603A (ru) Способ и система для контроля давления наддува
WO2010028943A3 (de) Steuersystem für einen flugzeugpropellerantrieb
CN108223143B (zh) 一种辅助动力***电子控制器排气门组件控制方法
Cortinovis et al. Safe and efficient operation of centrifugal compressors using linearized MPC
ATE446442T1 (de) Abgasreinigung in einem motor mit einem zweistufigen turbolader
KR20160061039A (ko) 터보차저 제어 듀티 편차 보상 방법
CN104534145A (zh) 电动阀门位置控制方法
CN106812616A (zh) 一种控制装配有增压器的发动机***的方法
WO2014177923A3 (en) Control device of engine with turbocharger and method of controlling the engine
CN102594251A (zh) 一种具有测量延时输出的伺服电机的滑模控制方法
EP3073102A1 (en) Control scheme using variable area turbine and exhaust nozzle to reduce drag
CN205003469U (zh) 一种燃烧室反压模拟装置及半物理试验器
CN105201562B (zh) 主动间隙控制方法及***
Zeng et al. Nonlinear PID control of electronic throttle valve

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant