一种提升射流预冷控制系统温度控制效果的方法与流程

本申请属于航空发动机控制领域，特别涉及一种提升射流预冷控制系统温度控制效果的方法。

背景技术：

1、近年来，国内外在涡轮发动机射流预冷扩包线方面开展了大量研究，即在进气道加装喷水预冷装置，向进气道中喷入雾化的液态水，通过水蒸发吸热，降低发动机进口总温，从而提升发动机飞行包线的范围。

2、射流预冷发动机以成熟的航空涡轮发动机作为基础，对涡轮发动机进行喷水，原有涡轮发动机的几何限制、压力、温度限制和转速限制都不变。

3、发动机采用射流预冷技术进行进气总温的控制，目前分为两种控制计划：开环控制计划和闭环控制计划。开环控制计划根据进气总温的高低来进行水量控制，原则上来说是进气总温t2越高，则射流预冷控制系统喷入的水越多。开环供水的控制计划难以达到希望的控制效果，随着供水的增多，水分蒸发率低，飞机需要装载更多的水，并对燃烧稳定性造成影响。供水过少则达不到预期的效果。闭环控制根据喷水后的进气总温进行闭环控制。

4、在研制过程中，射流预冷的控制模式分为“开环控制和闭环控制”两种方案，通过指令实现控制模式的选取。在开环控制向闭环控制切换时，为了降低供水量扰动对燃烧室的影响，希望水流量不要出现突变。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本申请提供了一种提升射流预冷控制系统温度控制效果的方法，其可以在开环与闭环模式下自由切换，包括：

2、闭环供水计算模块，其以进气总温期望值t2dem作为控制目标、射流喷水后的实际温度t2_h为反馈值进行闭环计算，得到闭环供水期望值wwdem_closed；

3、开环供水计算模块，其以进气总温期望值t2dem、射流喷水前的温度t2进行开环计算，得到开环供水期望值wwdem_open；

4、模式选择模块，其选择闭环供水期望值或者开环供水期望值作为供水结果期望值wwdem_a；

5、切换过程斜率限制功能模块，其通过斜率限制使供水结果期望值wwdem_a修正为无供水流量突变的总的供水期望值wwdem；

6、射流喷水装置，基于总的供水期望值wwdem对涡轮发动机进行喷水冷却。

7、优选的是，所述开环计算公式为：

8、wwdem_open＝fcn1(t2dem，t2，p2)。

9、优选的是，所述闭环计算方法为：

10、根据进气总温期望值t2dem与射流喷水后的实际温度t2_h的差值deltat2，计算比例项u_kp、积分项u_ki；

11、比例项u_kp和积分项u_ki求和得到和值delta_u，和值delta_u与预设值u_pi_pre求和得到反馈和值u_pi，反馈和值u_pi经过边界饱和限制器的限制，最终得到闭环供水期望值wwdem_closed。

12、优选的是，

13、所述的提升射流预冷控制系统温度控制效果的装置，所述预设值u_pi_pre通过前值选择模块进行选择，前值选择模块根据所述模式选择模块的输出值进行选择；

14、当模式选择模块的开闭环切换模式model＝1时，采用闭环供水计算模块，所述预设值u_pi_pre为闭环供水期望值上一周期的值wwdem_closed_pre。

15、当模式选择模块的开闭环切换模式model＝0时，采用开环供水计算模块，所述预设值u_pi_pre为wwdem_open_a。wwdem_open_a为开环供水量的期望值wwdem_open经过温控效果修正算法模块修正后的输出值wwdem_open_out，再进行了边界饱和限制后得到的。

16、所述的提升射流预冷控制系统温度控制效果的装置，所述温控效果修正算法模块修正差值deltat2的方法包括：

17、若deltat2>＝a,则wwdem_open_out(k)＝wwdem_open(k)+a；

18、若deltat2<＝-a,则wwdem_open_out(k)＝wwdem_open(k)-a；

19、若deltat2<a并且若deltat2>＝b,则

20、wwdem_open_out(k)＝wwdem_open(k)+b；

21、若deltat2>-a并且若deltat2<＝-b,则

22、wwdem_open_out(k)＝wwdem_open(k)-b；

23、其他情况，wwdem_open_out(k)＝wwdem_open(k)

24、其中，k为当前周期；a为预设的第一温度阈值，b为预设的第二温度阈值b，a为预设的第一补偿值，b为预设的第二补偿值。

25、优选的是，所述温控效果修正算法模块输出处具有边界饱和限制器

26、本申请的优点包括：可以避免开闭环直接切换带来了超调过大的问题，同时可以兼顾t2闭环控制响应速度的要求。实现射流预冷供水系统的精确供水，避免给射流预冷供水带来供水的浪费，从而节省飞机的载水量要求，提升射流预冷控制系统的控制品质。

技术特征：

1.一种提升射流预冷控制系统温度控制效果的装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的提升射流预冷控制系统温度控制效果的装置，其特征在于，所述开环计算公式为：

3.如权利要求1所述的提升射流预冷控制系统温度控制效果的装置，其特征在于，所述闭环计算方法为：

4.如权利要求3所述的提升射流预冷控制系统温度控制效果的装置，其特征在于，所述预设值u_pi_pre通过前值选择模块进行选择，前值选择模块根据所述模式选择模块的输出值进行选择；

5.如权利要求4所述的提升射流预冷控制系统温度控制效果的装置，其特征在于，所述温控效果修正算法模块修正差值deltat2的方法包括：

6.如权利要求5所述的提升射流预冷控制系统温度控制效果的装置，其特征在于，所述温控效果修正算法模块输出处具有边界饱和限制器。

技术总结
本申请属于航空发动机控制领域，特别涉及一种提升射流预冷控制系统温度控制效果的方法。喷水控制模式分为开环模式和闭环模式，开环模式难以保证温度控制效果，而闭环模式可能出现超调大、收敛慢等问题。提出一种开环到闭环切换方法，该方法将温度开环控制效果作为有效信息，对闭环控制计划初始值进行修正，使得闭环控制初始值更为接近期望效果，可以解决开环到闭环控制出现较大超调和收敛速度慢的问题，提升温度闭环控制的控制效果。

技术研发人员：郝彬彬,张浩,李文涛,静雨蔚,李杰杰
受保护的技术使用者：中国航发沈阳发动机研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16