[发明专利]一种航机发电控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电控制技术领域，具体来讲，涉及一种以航空发动机作 为发电机驱动动力的发电系统的控制。

背景技术

航机发电技术是近年来发展起来的，将航空发动机(简称航机)经过一系 列改造后适用于地面发电的一种高效、节能、环保的发电技术。航机发电系统 包括航机发电机组和航机发电控制系统，其中，航机发电控制系统是一个以航 机发电机组为对象，涉及控制、计算机、通讯、动力、电力等诸多学科的综合 控制系统，是航机发电的关键技术之一，其中航机发电控制装置是航机发电控 制系统的主控制器。随着用户对电力质量的要求越来越高，安全高效、实用可 靠的航机发电控制系统显得尤为重要，航机发电控制装置负责整个航机发电系 统的监视和控制，是整个航机发电系统可靠、稳定、安全运行的基础。

PID控制自18世纪引入控制领域以来，一直保持着它在工业过程控制中的 主导地位。PID控制器通过对比例P、积分I和微分D的线性组合构成控制量， 因其结构简单，各个控制参数有着明显的物理意义，调整方便，深受工程技术 人员的喜爱而广泛应用于工业控制当中。

在航机发电控制系统中，控制对象航空发动机本身就是一种典型的模型复 杂的时变非线性系统，控制难度极高。由于航机发电机组常用于非常恶劣的工 业环境中，时常处于变工况状态，此时，普通的PID控制方法应用于航机发电 控制装置时，PID控制参数固定，在随机环境中无法对PID控制器进行自动校 正，从而降低了系统的控制精度，难以满足航机的高控制精度要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高控制精度的航机发电 控制装置。

为达到上述发明目的，本发明的航机发电控制装置，包括输入模块、输出 模块，核心处理模块，输入模块将采集到的航机发电机组的运行参数送入核心 处理模块中，核心处理模块根据运行参数输出控制量到相应的执行机构执行相 应的操作，其特征在于：

输入模块包括一高速数字输入模块和一高精度模拟输入模块，其中，高速 数字输入模块用于采集航机发电机组驱动轴的转速，可以采集频率高于100KHz 的脉冲信号；高精度模拟输入模块用于采集航机发电机组的发电功率和燃料调 节阀的阀位位移，采集精度高于万分之一；

输出模块包括一PWM输出模块，用于利用PWM电流控制的算法来输出控 制量给燃料调节阀以实现对阀门开度的控制；

核心控制模块包括一自适应模糊PID控制模块；

在航机发电机组运行在孤网模式时，核心处理模块根据给定转速和采集转 速，计算出当前转速误差和转速误差变化，然后，核心处理模块中的自适应模 糊PID控制模块根据当前转速误差和转速误差变化，依据转速模糊规则，计算 得到燃料调节阀阀位给定值；其中当前转速误差为当前采集转速与给定转速的 差值，转速误差变化为当前转速误差与上次转速误差的差值；

在航机发电机组运行在并网模式时，核心处理模块根据给定功率和采集功 率，计算出当前功率误差和功率误差变化，然后，核心处理模块中的自适应模 糊PID控制模块根据当前功率误差和功率误差变化，依据功率模糊规则，计算 得到燃料调节阀阀位给定值；其中当前功率误差为当前采集功率与给定功率的 差值，功率误差变化为当前功率误差与上次功率误差的差值；

得到阀位给定值之后，核心处理模块根据计算得到的阀位给定值和从航机 发电机组采集的阀位位移反馈值，计算出当前阀位误差和阀位误差变化，然后， 核心处理模块中的自适应模糊PID控制模块根据当前阀位误差和阀位误差变化， 依据位移模糊规则，计算得到阀位控制量，并换算成PWM电流控制量，通过 PWM输出模块输出控制航机发电系统的执行机构燃料调节阀，实现对阀门开度 的控制，燃料调节阀的阀位体现为航机的燃料流量，从而控制了航机转速和机 组的发电功率，其中，当前阀位误差为采集的阀位位移反馈值与阀位给定值的 差值，阀位误差变化为当前阀位误差与上次阀位误差的差值。

本发明的目的是这样实现的：

在本发明中，阀位给定值和阀位控制量都采用自适应模糊PID控制，从而完 成航机发电系统的转速和功率控制，而自适应模糊PID控制融合了模糊控制和 经典PID控制。