[发明专利]微型航空涡喷发动机的控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种微型航空涡喷发动机的控制方法及装置，涉及涡喷发动机控制领域。该发明主要是实现纯液体燃料的涡喷发动机的全流程控制，完成发动机的自动启动，运行状态的监控。本发明主要由引擎控制单元（ECU），台架测试控制台，上位机三部分构成。该发明采用STM32系列作为主控芯片，主要包括传感器模块、通信模块、外部控制量输入模块、显示模块等功能模块，各种模块均采用优选方案，具有实时性好、稳定性高等性能优势。上位机采用C#语言编写实现，并构建数据库实现了发动机运行参数的存储，为发动机的后续研发提供了便利。

技术领域

本发明涉及航空涡轮喷气发动机控制领域，特别是仅使用液态燃料的微型航空涡喷发动机的控制方法。

背景技术

伴随现代战争逐渐显现的信息化，电子化，无人化，局部化等特点，小型无人机，高速靶机，巡飞弹，低成本自主攻击弹药等成为未来战争武器的发展的重要方向之一。作为配套动力装置，微小型涡喷发动机近年来也得到快速发展和广泛应用。除军用领域外，将微小型喷气发动机应用于民用航模领域，实现了航模运动的喷气跨越。虽然微小型发动机最明显的特点是小型化，但是其对系统的控制需求相对于一般的航空发动机没有丝毫削减，并且由于尺寸限制给微小型涡喷发动机控制技术的发展以及控制系统的产品实现带来困难。

在微型涡喷发动机控制器研发领域，很多研究机构相继开展了微型涡喷发动机控制算法的研究、原理样机的实现及半实物仿真等工作，其目的更多的是为航空发动机应用先进控制策略提供参考和借鉴。但因控制系统硬、软件设计架构存在问题，导致各传感器、伺服机构协调工作过程中效率低下、控制精度差，且各模块是简单堆积实现，受限于模块结构形式和模块成本，难以实现工程化、产品化生产。

发明内容

本发明是要提供一种微型航空发动机的控制方法及装置，满足仅使用液态燃料的涡喷发动机对控制系统的需求，克服现有技术存在的控制系统硬、软件架构不合理，成本高未能实现工程化的问题。

为实现本发明的目的，本发明提供的技术方案是：

一种微型航空涡喷发动机的控制装置，包括引擎控制单元、台架测试控制台和上位机；

所述引擎控制单元采用STM32F4xx系列MCU作为硬件平台，包括与其相连的传感器组件、第一通信模块和发动机工作模块。所述传感器组件包括EGT传感器，转速传感器，空速传感器、进气温度传感器和燃油压力传感器；发动机工作模块包括点火器模块、启动燃油阀模块、主燃油阀模块、燃油泵模块和启动电机模块；第一通信模块实现引擎控制单元与台架测试控制台之间的通信。

进一步的，所述台架测试控制台采用STM32F103系列MCU作为硬件平台，包括显示模块、第二通信模块、第三通信模块和控制量输入模块，第二通信模块与引擎控制单元的第一通信模块相连，上位机与台架测试控制台的第三通信模块相连；该平台是用户实现发动机控制的操作平台，并完成与引擎控制单元和上位机的数据交换，显示引擎控制单元采集的数据。

根据上述的一种微型航空涡喷发动机的控制方法，所述台架测试控制台中的第二通信模块采用RS-485通信协议与引擎控制单元的第一通信模块相连，实现数据交换；上位机与台架测试控制台的第三通信模块相连，实现上位机与台架测试控制台的数据交换；本发明设计了“流程-闭环”相结合、“多闭环-全流程”的控制策略。

进一步的，所述“流程-闭环”相结合、“多闭环-全流程”控制策略利用多外设嵌入式模拟、数字电子控制应用技术实现信息采集和运行控制；对发动机各工作过程采用细化的亚流程控制与闭环模糊PID控制策略相结合的设计，并在所有控制亚流程中均采用多传感器多闭环的控制策略。

与现有技术相比，本发明的优点是：