Способ регулирования режимов работы газотурбинного двигателя

ИЗОБРЕТЕНИЯ идетельству КО к ав(71) Пермский политехнический институт (72) Винокур В.М.; Жежелев Ю.Г, Мухин А.Б.; Бурдин В.В.; Гладких ВА.(56) Черкасов БА Автоматика и регулирование ВРД М.: Машиностроение, 1974, с.296-299.Технический отчет "Выбор оптимальных запасов и структур каналов управления ТВВД" й 10671, ЦИАМ, 1986, с 21, 30 - 31, 61.Батоврин АА и др. Цифровые системы управления электроприводами. Л.: Энергия, 1977, с 256.Ту Ю. Современная теория управления. М ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛ ИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ (57) Использование: регулирование газотурбинных двигателей. Сущность - формируется ошибка регулирования частоты вращения, выделяются пропорциональная и интегральная составляющие ошибки, суммируются составляющие и формируется управляющее воздействие на расход топлива пропорционально полученной сумме. Дополнительно измеряют по меньшей мере один из внутридвигательных параметров и пропорционально его величине корректируют обе составляющие ошибки. 1 ил.Изобретение относится к авиационному двигателестроению и может быть использовано в системах автоматического управления (САУ) газотурбинными двигателями (ГТД). 5Целью изобретения является повышение качества управления двигателем и надежности его работы путем уменьшения ошибки регулирования в контуре частоты вращения ротора ГТД. 10Сущность изобретения поясняется чертежом.Регулятор режимов работы ГТД содержит последовательно соединенные блок вычисления ошибки регулирования 1, 15 цифровой регулятор частоты вращения ротора ГТД 2, устройство сравнения 3, усилитель 4, дозатор 5, измеритель б, выход которого связан с вторым входом устройства сравнения 3, Цифровой регулятор часто ты вращения ротора ГТД 2 .содержит блок датчиков 7, выход которого связан с входом функциональных блоков 8 и 9, выходы которых, в свою очередь, связаны соответственно с первыми входами блоков умножения 10. 25 и 11, вторые входы которых связаны с выходом соответственно интегратора 12 и пропорционального звена 13, входы которых связаны с выходом блока ошибки регулирования 1. Скорректированные в блоках умно жения 10 и 1.1 соответственно интегральная . и пропорциональная составляющие цифро-.вого регулятора 2, сигналы суммируются в сумматоре 14, а выход сумматора 14 соединен с первым входом устройства сравнения 35 3,Способ регулирования режимов работы ГТД заключается в формировании ошибки регулирования частоты вращения путем ее вычисления в блоке 1 вычисления ошибки 40 регулирования и передаче на вход цифрового регулятора частоты вращения ротора ГТД 2. Структура цифрового регулятора 2, приведенного на чертеже, получена в результате проведения машинного синтеза 45 алгоритма оптимального дискретного управления контуром частоты вращения ротора ГТД. Используя метод переменного коэффициента усиления. в пространстве состояния, передаточная функция цифро вого регулятора может быть представлена к видуа+югМ(г)0(г)1-ггде М(г) - выходная последовательность регулятора;Е(г) - входная последовательность регулятора; а 1 - пропорциональная составляющая сигнала регулятора;Р 1 - интегральная составляющая сигнала регулятора;г - оператор дискретного сдвига на шаг влево,Приведен (1) к разностному выражениюМ(г) - М(г)г = а 1 Е(г)+ф 1 Е(г)г, (2)Поскольку г означает сдвиг на шаг влево, то после преобразования имеют алгоритм управленияМ = Мь 1+а 1 Е 1+ф 1 Е 1, (3)где Еь 1, М 1-1 - сигнал ошибки и сигнал управления на предыдущем шаге квантования;Е 1, М - сигнал ошибки и сигнал управления на текущем шагеквантования.Используя метод прямого программирования, после соответствующих преобразований, получают структуру цифрового регулятора, приведенного на чертеже.При наличии сигнала ошибки регулирования частоты вращения на входе цифрового регулятора 2 происходит выделение интегральной 12 и пропорциональной 13 составляющих указанной ошибки, которые с целью повышейия точности корректируют пропорционально изменению по меньшей мере одного из внутридвигательных параметров, измеряемых блоком датчиков 7. Коррекция интегральной и пропорциональной составляющих происходит в блоках умножения 10 и 11. Эту операцию можно описать в виде:Т = ТА 8 и Р = РА 9(4)где Т, Р - интегральная и пропорциональная составляющие цифрового регулятора (выходной сигнал блока 12 и 13 соответственно);Т, Р - скорректированные интегральные и пропорциональная составляющие регулятора (выходной сигнал блоков 10 и 11 соответственно);Ав, Ад - значения выходной координаты функциональных блоков 8 и 9 соответственно.Операция формирования функциональных зависимостей производится в соответствии с выражением:А =КХ+, + КХ = );КХ (5)8 9 1 1 и и 1 1где Ав,д - выходная величина функционального блока 8 и 9 соответственно;1802581 действием вида ступенчатой функции. Под максимальным быстродействием здесь понимается свойство системы отрабатывать входные воздействия вида ступенчатой фун кции без перерегулирования за конечное иминимальное время. Выходной сигнал управления цифрового регулятора 2 формирует заданное положение Узд дозатора 5, которое в устройстве сравнения 3 сравнива ется с измеренным Уи. и по величине рас- согласования Ь У = Узэд. - Уиэм.(6) 15 в усилителе 4 формируется расчетное управляющее воздействие 20 (где К 1 - расчетная характеристика усилителя 4), подаваемое на дозатор 5. Измеритель6 производит определение фактическогорасхода топлива, поступающего в газотурбинный двигатель, и подает этот сигнал на25 вычитающий вход устройства сравнения 3.Таким образом цепь замыкается,Технико-зкономическая эффективностьизобретения заключается в повышении качества управления двигателя путем умень 30 шения ошибки регулирования в контуречастоты вращения ротора ГТД, что подтверждается результатами моделирования,35Формула изобретения. СПОСОб РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ путем формирования ошибки 40 регулирования частоты вращения, выделения пропорциональной и интегральной составляющих ошибки, суммирования составляющих и формирования45 К 1 - весовой коэффициент влияния контролируемого параметра на регулирование частоты вращения ротора ГТД;Х 1 - значение контролируемого параметра, измеряемого 1-м датчиком блока датчиков 7.Блок датчиков 7 содержит набор датчиков, контролирующих параметры переменных (частоты вращения, давления, температуры газов в различных сечениях двигателя), всех тех, которые в какой-либо степени (прямо или косвенно) влияют на регулирование частоты вращения ротора ГТД,Указанные значения контролируемых параметров, умноженные на соответствующие весовые коэффициенты влияния, суммируются в функциональных блоках 8 и 9. Таким образом происходит формирование функциональных зависимостей. Скорректированные интегральная и пропорциональная составляющие ошибки регулирования суммируют в сумматоре 14 и формируют управляющее воздействие на расход топлива пропорционально полученной сумме.Цифровой регулятор 2 частоты вращения ротора ГТД с коррекцией его интегральной и пропорциональной составляющих повышает качество управления режимами работы ГТД за счет уменьшения ошибки регулирования в контуре частоты вращения путем решения задачи о максимальном быстродействии системы, возбуждаемой воз 1 расч К 1 ЬУ (7) управляющего воздействия на расход топлива пропорционально полученной сумме, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, дополнительно измеряют по меньшей мере один иэ внутридвигательных параметров, пропорционально величине которого корректируют пропорциональную и интегральную составляющие ошибки,Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Заказ 278 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101