[发明专利]一种航空燃油泵控系统智能流量控制装置

说明书

本发明提供一种航空燃油泵控系统智能流量控制装置，包括：流量控制区域划分模块、执行机构频率响应测试模块、执行机构频率响应估计模块、PI控制器参数自动计算模块、PI控制参数软切换模块和流量PI控制器模块；通过流量区域划分与PI控制器参数切换，实现了全流量域内航空发动机燃油流量的精准控制；通过自动流量区域划分，提升了流量控制区域划分的科学性，提升了装置的调试效率；基于对执行机构的频率响应估计计算PI控制器参数，可实现航空发动机全流量域恒增益恒相位裕度控制，更利于保障航空发动机的控制裕度。

技术领域

本发明属于航空发动机燃油控制领域，具体涉及一种航空燃油泵控系统智能流量控制装置。

背景技术

近年来，多电/混电航空发动机技术在国际上掀起研究热潮，人们对其关键部件已不同程度地开展了研究。以电动燃油泵为核心架构的航空发动机燃油泵控系统为多电/混电发动机发展的关键部件之一，亦被业内视为航空发动机燃油控制系统的重大变革。

泵控架构下发动机燃油流量的高精度控制为泵控系统研究的核心关键技术之一。泵控架构下，燃油泵由电机直驱，通过电机转速实现发动机燃油流量调节。泵控系统中，燃油泵效率常与转速呈非线性关系，作为流量控制器的执行机构，电机转速控制亦呈现一定的非线性；电机驱动器、电机、燃油泵作为流量控制器的执行机构，被视为整体时，其控制模型难以通过解析法建立，模型参数随工况亦发生变化。

在航空发动机工作全包线范围内，燃油流量自1％额定流量至100％额定流量调节，要求流量调节域宽、调节精度高，使流量控制策略与方法的设计极其困难。现有流量控制器中，多采用对被控对象模型依赖性较低的PI控制器，PI控制器参数调节为一项繁琐耗时低效的任务，但在较宽的流量调节范围内，单一PI控制参数在某一流量范围内满足流量控制需求，仍难以满足全流量范围内的高精度控制需求。

发明内容

本发明提供一种航空燃油泵控系统智能流量控制装置，在航空发动机工作的全流量范围内，满足流量高精度控制需求。

本发明提供一种航空燃油泵控系统智能流量控制装置，包括：流量控制区域划分模块、执行机构频率响应测试模块、执行机构频率响应估计模块、PI控制器参数自动计算模块、PI控制参数软切换模块和流量PI控制器模块；

流量控制区域划分模块，用于对航空燃油泵控系统全燃油流量域进行流量控制区域划分，并发送至执行机构频率响应测试模块；

执行机构频率响应测试模块，用于在各流量控制区域内，为执行机构施加各流量控制区域对应的激励，获取各流量控制区域对应的实际流量响应，将各流量控制区域对应的实际流量响应，输出至执行机构频率响应估计模块；

执行机构频率响应估计模块，用于根据各流量控制区域对应的实际流量响应，获取各流量控制区域对应的执行机构频率响应，将各流量控制区域对应的执行机构频率响应中的幅频特性与相频特性输出至PI控制器参数自动计算模块；

PI控制器参数自动计算模块，用于根据各流量控制区域对应的执行机构幅频特性与相频特性，获取各流量控制区域对应的PI控制器参数，并输出至PI控制参数软切换模块；

PI控制参数软切换模块，用于在航空燃油泵控系统实际工作时，获取流量PI控制器模块输出的当前实际燃油流量，确定当前实际燃油流量所处的当前流量控制区域，根据当前流量控制区域和上一时刻的流量控制区域各自对应的PI控制器参数对流量PI控制器模块进行参数软切换。

可选的，流量控制区域划分模块用于，根据航空燃油泵控系统全燃油流量域确定起始流量指令与结束流量指令，并向流量PI控制器模块下发，根据流量PI控制器模块对于起始流量指令与结束流量指令的自动调节过程中输出的实际燃油流量的一阶导数的变化，得到流量控制区域的划分结果。

可选的，航空燃油泵控系统智能流量控制装置还包括：状态指示模块；