[发明专利]用于轴流压缩系统叶顶喷气稳定性控制的控制器

权利要求书

1.一种用于轴流压缩系统叶顶喷气稳定性控制的控制器，其特征在于，包括处理器、八路高速模拟信号采集模块，六路模拟信号采集模块，频率信号采集模块，通讯模块，脉冲输出模块，八路高频响比例电磁阀驱动模块、电源模块；

处理器包括片内A/D转换模块、控制算法软件模块；

在轴流压缩系统进、出口机匣壁面上均布多个稳态压力传感器，在压气机动叶顶部机匣壁面周圆上均布多个动态压力传感器，稳态压力传感器与六路模拟信号采集模块电连接，动态压力传感器与八路高速模拟信号采集模块电连接；六路模拟信号采集模块输出经片内A/D转换模块与处理器电连接，八路高速模拟信号采集模块输出经外部A/D转换模块与处理器电连接；霍尔传感器输出经频率信号采集模块与处理器电连接；

处理器的输出端分别与八路高频响比例电磁阀驱动模块、脉冲输出模块电连接；其中处理器控制D/A输出模块，D/A输出模块经过RC滤波之后连接到高频响比例电磁阀驱动模块，八路高频响比例电磁阀驱动模块分别一一对应的与八个高频响比例电磁阀电连接；处理器与通讯模块双向通讯，通讯模块经USB/RS232接口与上位PC机双向通讯；上位PC机预装有数据监测软件，并对控制过程和结果进行显示；

脉冲输出模块与外部的蜂鸣器、指示灯电连接；

电源模块输出包括+24V、+5V、+3.3V，输入接外部AC220V电源，向各部件供电。

2.如权利要求1所述的叶顶喷气稳定性控制的控制器，其特征在于，所述八个高频响比例电磁阀，均布于压气机前面级的机匣外壁周圆上，然后通过引气管道连接到喷嘴，每一高频响比例电磁阀由一路高频响比例电磁阀驱动模块实时控制其开度。

3.如权利要求1所述的叶顶喷气稳定性控制的控制器，其特征在于，所述频率信号采集模块，先对霍尔传感器输出的脉冲信号进行整形滤波，然后经过处理器的控制算法软件模块对脉冲信号进行计数和跳变沿：上升沿或下降沿捕捉，以测量压气机转速和在每旋转一周的周期中某个叶片的位置。

4.如权利要求1所述的叶顶喷气稳定性控制的控制器，其特征在于，所述稳态压力传感器实时在线采集进口机匣壁面静压，出口机匣壁面静压，出口总压，扭矩，喷气压力信号，喷气流量计压力；动态压力传感器实时采集机匣壁面压力锯齿波。

5.如权利要求1所述的叶顶喷气稳定性控制的控制器，其特征在于，所述控制算法软件模块，在线进行数据分析，进行互相关分析结合概率统计分析，用以检测前失速先兆信号，即布置在壁面的多个动态压力传感器测得的壁面压力锯齿波的破坏程度。

6.如权利要求1所述的叶顶喷气稳定性控制的控制器，其特征在于，信号采集处理流程为：

a)八路高速模拟信号采集模块，将负电压信号、正负电压信号、超过+5V的信号转换成0～+5V之间的电压，然后进入到高速A/D转换模块中；

b)六路模拟信号采集模块，将负电压信号、正负电压信号、超过+5V的信号转换成0～+5V之间的电压，然后进入到处理器片内的A/D转换模块中；

c)处理器，对外部高速A/D转换模块和片内A/D转换模块采集到的数据经控制算法软件模块进行FFT变换、互相关和自相关分析；

d)在传感器数据经过处理器进行计算分析后，当高频响比例电磁阀的开度需要调整时，处理器输出0～10V的连续模拟信号，并分别独立对八路高频响比例电磁阀驱动模块进行控制，来控制高频响比例电磁阀的开度；

e)用通讯模块通过串行通讯接口与PC机进行数据交互，接收PC的控制指令或标定数据，同时，将传感器数据和系统工作状态的信息回传PC机。

7.如权利要求2所述的叶顶喷气稳定性控制的控制器，其特征在于，所述喷嘴布置在距离第一级动叶前缘2mm处。

8.如权利要求1所述的叶顶喷气稳定性控制的控制器，其特征在于，所述处理器，采用嵌入式操作系统及32位信号处理器，其控制算法软件，流程为：

a)实时在线采集稳态、动态信号；

b)CPU对采集的高频响动态压力信号进行数据分析——互相关分析及概率统计分析；

c)通过实时采集的数据以及实时分析的结果，判断在当前运行工况点时，叶片通道内部流动的变化，及扰动是否产生；

d)随着检测到互相关系数的减小，通过D/A端口输出位移信号分别给八个高频响比例电磁阀，通过控制高频响比例电磁阀的开度，逐渐增大喷气量，进而提高喷气动量，推迟失速的发生，改善失稳裕度。