[发明专利]改善航空发动机加速性能的增量式PI控制器参数调整方法

摘要

本发明属于航空发动机数控系统领域，提供一种改善航空发动机加速性能的增量式PI控制器参数调整方法，用于调整PI控制器的Kp和Ti，使发动机获取优良的加速特性。技术方案包括将设计值Kp_design、Ti_design缩放，得到Kp0、Ti0，进行加速试验，获取试验数据，提取满足WF＝WFacc、dup＜0的数据，计算dWF_need、dui_need、K_need、K_rsv，根据分离点A转速N2r0对K分段取值，然后得到Ti_final、Kp_final，并写入PI控制器，进行台架试车。

主权项

一种改善航空发动机加速性能的增量式PI控制器参数调整方法，其特征在于，包括：(1)将主燃油流量增量式PI控制器的比例增益设计值Kp_design乘以比例因子kKp，作为加速性能摸底试验的比例增益初始值Kp0：(2)将积分时间常数设计值Ti_design除以缩放因子kTi，结果与0.2比较，取二者中最大值作为加速性能摸底试验的积分时间常数初始值Ti0：(3)将比例增益Kp0、积分时间常数Ti0写入增量式PI控制器作为发动机台架加速性能摸底试验的控制参数初始值，获取试验数据；(4)从所述试验数据中提取同时满足WF＝WFacc、dup＜0条件的高压转子换算转速N2r、加速燃油流量限制线WFacc、主燃油供油量WF、增量式PI控制器比例环节计算出的燃油流量增量dup和增量式PI控制器积分环节计算出的燃油流量增量dui，作如下计算：dWF_need＝WFacc‑WFacc_pre＞0，其中dWF_need是保证主燃油供油走加速燃油流量限制线所需的最小单步燃油流量增量，WFacc_pre是WFacc上一周期的值；dui_need＝dWF_need–dup＞0，其中dui_need是除去比例环节燃油流量增量dup的反作用之后，还能保证最小单步燃油流量增量dWF_need所需的积分环节燃油流量增量；K_need＝dui_need/dui＜1，其中K_need是所需积分量比实际所用积分量的比例；K_rsv＝K_need×1.3，其中K_rsv是考虑鲁棒性后所需积分量比实际所用积分量的比例；(5)设期望的加速过程燃油流量分离点A的转速为N2r0，则对积分时间常数缩放因子K作如下取值：当N2r≤(N2r0‑2％)时，K＝K_rsv；当(N2r0‑2％)＜N2r＜N2r0时，K为K_rsv与K_need的线性插值；当N2r＝N2r0时，K＝K_need；当N2r0＜N2r＜(N2r0+3％)时，K从K_need线性平滑过渡到1；当N2r0≥(N2r0+3％)时，K＝1；(6)计算得到增量式PI控制器最终所需的积分时间常数：Ti_final＝Ti0/K；(7)计算得到增量式PI控制器最终所需的比例增益Kp_final：当N2r≤N2r0时，Kp_final＝Kp0；当N2r0＜N2r＜(N2r0+3％)时，Kp_final从Kp0线性平滑过渡到Kp_design；当N2r≥(N2r0+3％)时，Kp_final＝Kp_design；(8)将Kp_final、Ti_final写入主燃油流量增量式PI控制器，进行后续台架试车。