一种射流预冷单一传感器故障容错控制方法技术

本申请属于涡轮发动机射流预冷技术领域，特别涉及一种射流预冷单一传感器故障容错控制方法，将分区流量与出水口第一传感器的反馈值作差得到中环控制偏差；将中环控制偏差通过PID算法计算得到中环控制目标；中环控制目标与出水口的第二传感器的反馈值作差得到内环控制偏差，内环控制偏差通过PID算法计算得到内环控制目标；通过内环控制目标控制电液伺服阀的控制电流输入量I，电流输入量I控制出水口活门开度进而控制出水口水流量；其中，当任一供水分区的第二传感器故障时，PID算法将中环控制目标作为内环控制偏差；当任一供水分区的第一传感器故障时，PID算法获取与本供水分区分区流量相同的供水分区的中环控制偏差作为本供水分区的中环控制偏差。本供水分区的中环控制偏差。本供水分区的中环控制偏差。

【技术实现步骤摘要】
一种射流预冷单一传感器故障容错控制方法


[0001]本申请属于涡轮发动机射流预冷
，特别涉及一种射流预冷单一传感器故障容错控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，国内外在涡轮发动机射流预冷扩包线方面开展了大量研究，即在进气道加装喷水预冷装置，向进气道中喷入雾化的液态水，通过水蒸发吸热，降低发动机进口总温。
[0003]中国航发动力所积极开展射流预冷发动机关键技术研究，以某型发动机为平台完成地面加温316.7℃下的射流预冷整机地面验证，验证了射流预冷扩展涡轮发动机包线的技术可行性。
[0004]国内在研射流预冷控制系统由数字电子控制器、水泵、控制装置组成，其中控制装置集成了三区电液伺服阀、三区位移传感器、供水压力传感器和三区计量活门后压力传感器。射流预冷控制系统以涡轮基进口总温为被控量，三区分别采用了“外环+中环+内环”的控制形式，以提高系统的稳态性能和动态性能，其中外环为涡轮基进口总温控制回路，中环为计量活门出口压力控制回路，内环为计量活门位移控制回路。
[0005]现有航空发动机射流预冷控制系统传感器故障处置策略导致进口总温控制品质降级过快。在位移传感器故障时，故障处置策略为开环设置电液伺服阀电流控制计量活门开关的方法；压力传感器故障时，故障处置策略为开环设置计量活门为固定数值的方法。
[0006]当计量活门位移传感器故障，内环无法形成闭环，温度闭环控制回路无法进行正常的温度控制。通常为了保证航空发动机的安全，无论航空发动机处于任何工作状态，通过开环控制电液伺服阀电流，设置控制电液伺服阀电流为最大值，计量活门全部打开，保证发动机进口总温降温效果。但该方法未考虑飞机对航空发动机的使用要求，导致水利用率过低，飞机携带水量有时不足以支撑模态转换顺利完成。另外，发动机被喷入过多水也容易导致发动机熄火。当压力传感器故障，中环无法形成闭环，温度闭环控制回路无法进行正常的温度控制。与内环位移传感器故障相似，也存在上述问题。

技术实现思路

[0007]为了解决上述问题，本申请提供了一种射流预冷单一传感器故障容错控制方法，包括：
[0008]步骤S1：根据飞机马赫数计算出发动机进口总温的期望值T2_Dem，
[0009]步骤S2：将期望值T2_Dem与发动机进口传感器采集的进口总温T2做差的得到偏差值Delta_T2；
[0010]步骤S3：基于偏差值Delta_T2计算出水流量目标值Ww_dem；
[0011]步骤S4：将水流量目标值Ww_dem分为多个分区流量，多个相同的供水分区根据所述分区流量进行供水；
[0012]步骤S4中，供水分区根据所述分区流量进行供水的具体方法包括：
[0013]步骤S41：将分区流量与出水口第一传感器的反馈值作差得到中环控制偏差；
[0014]步骤S42：将中环控制偏差通过PID算法计算得到中环控制目标；中环控制目标与出水口的第二传感器的反馈值作差得到内环控制偏差，内环控制偏差通过PID算法计算得到内环控制目标；
[0015]步骤S43：通过内环控制目标控制电液伺服阀的控制电流输入量I，电流输入量I控制出水口活门开度进而控制出水口水流量；
[0016]其中，当任一供水分区的第二传感器故障时，PID算法将中环控制目标作为内环控制偏差；
[0017]当任一供水分区的第一传感器故障时，PID算法获取与本供水分区分区流量相同的供水分区的中环控制偏差作为本供水分区的中环控制偏差。
[0018]优选的是，所述供水分区包括第一区、第二区以及第三区：
[0019]当水流量目标值Ww_dem小于a(kg/s)，仅第一区供水；
[0020]当水流量目标值Ww_dem大于等于a(kg/s)且小于b(kg/s)之间时，仅第一区与第二区供水，且第一区与第二区的分区流量相同；
[0021]当水流量目标值Ww_dem大于等于b(kg/s)，第一区、第二区以及第三区同时供水，且第一区与第二区的分区流量相同，第三区与第一区及第二区分区流量不同。
[0022]优选的是，当水流量目标值Ww_dem大于等于b(kg/s)且小于c(kg/s)之间时，第三区出水口活门开度设定为K1倍第三区出水口最大活门开度；当当水流量目标值Ww_dem大于等于c(kg/s)时，第三区出水口活门开度设定为K2倍第三区出水口最大活门开度。
[0023]优选的是，b取2.96，c取时4；K1取值0.65，K2取值0.8时；即当2.96kg/s<Ww_dem≤4时，第一区的分区流量Ww1_dem设定为第一区的分区流量Ww2_dem设定为第三区出水口活门开度设定为0.65倍第三区出水口最大活门开度；
[0024]当4kg/s<Ww_dem时，第一区的分区流量Ww1_dem设置第二区的分区流量Ww2_dem设定为第三区出水口活门开度设定为0.8倍第三区出水口最大活门开度。
[0025]优选的是，第一传感器包括测量出水口水压的压力传感器；第二传感器包括测量出水口活门开度的位移传感器。
[0026]本申请的优点包括：当位移传感器故障，该方案通过改变调节计划，将已无法形成闭环的计量活门位移控制回路剔除，控制形式由“外环+中环+内环”变为“外环+中环”控制，虽然控制性能会有所降低，但是能保证航空发动机安全，且仍具有较好的发动机进口总温温度闭环控制能力。
[0027]若压力传感器故障，该方案通过改变调节计划，利用第一区和第二区对称结构，实现第一区和第二区压力传感器容错控制，对于第三区压力传感器故障，则将第三区中环回路剔除，控制形式由“外环+中环+内环”变为“外环+内环”控制，虽然控制性能会有所降低，
但是能保证航空发动机安全，且仍具有较好的发动机进口总温温度闭环控制能力。
附图说明
[0028]图1是本申请一优选实施方式射流预冷控制组成示意图；
[0029]图2是本申请一优选实施方式射流预冷控制回路原理示意图。
具体实施方式
[0030]为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
[0031]此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种射流预冷单一传感器故障容错控制方法，其特征在于，包括：步骤S1：根据飞机马赫数计算出发动机进口总温的期望值T2_Dem，步骤S2：将期望值T2_Dem与发动机进口传感器采集的进口总温T2做差的得到偏差值Delta_T2；步骤S3：基于偏差值Delta_T2计算出水流量目标值Ww_dem；步骤S4：将水流量目标值Ww_dem分为多个分区流量，多个相同的供水分区根据所述分区流量进行供水；步骤S4中，供水分区根据所述分区流量进行供水的具体方法包括：步骤S41：将分区流量与出水口第一传感器的反馈值作差得到中环控制偏差；步骤S42：将中环控制偏差通过PID算法计算得到中环控制目标；中环控制目标与出水口的第二传感器的反馈值作差得到内环控制偏差，内环控制偏差通过PID算法计算得到内环控制目标；步骤S43：通过内环控制目标控制电液伺服阀的控制电流输入量I，电流输入量I控制出水口活门开度进而控制出水口水流量；其中，当任一供水分区的第二传感器故障时，PID算法将中环控制目标作为内环控制偏差；当任一供水分区的第一传感器故障时，PID算法获取与本供水分区分区流量相同的供水分区的中环控制偏差作为本供水分区的中环控制偏差。2.如权利要求1所述的射流预冷单一传感器故障容错控制方法，其特征在于，所述供水分区包括第一区、第二区以及第三区：当水流量目标值Ww_dem小于a(kg/s)，仅第一区供水；当水流量目标值Ww_dem大于等于a(kg/...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文涛，童岩鹏，郝彬彬，静雨蔚，刘易斯，李杰杰，尹珑翔，
申请(专利权)人：中国航发沈阳发动机研究所，
类型：发明
国别省市：