設備9連接，下位機2設置有飛行控制規(guī)律接口8;伺服電機11與齒輪累12連 接，齒輪累12分別連接恒壓油箱13和發(fā)動機燃油噴嘴，微/小型發(fā)動機燃油系統(tǒng)的滿輪與發(fā) 動機轉速反饋設備9相連。
[0051] 下位機2按照發(fā)動機控制規(guī)律分析飛行器的外界飛行環(huán)境(主要包括飛行高度、飛 行速度、大氣溫度、大氣壓力）和設定的飛行參數(shù)(主要包括設定飛行高度和飛行速度），比 較反饋的發(fā)動機轉速信號，輸出脈寬調制波形控制伺服驅動模塊。
[0052] 系統(tǒng)的無線傳輸設備4使用專用無線電頻率控制，傳輸信號經過加密。
[0053] 機載導航儀5對飛行器定位，用于測量飛行器實際飛行高度和飛行速度，溫度傳感 器6用于監(jiān)測外界大氣溫度，壓力傳感器7用于監(jiān)測外界大氣壓強。
[0054] 飛行控制規(guī)律接口 8將對應型號而且包含飛行包線的發(fā)動機飛行控制規(guī)律輸入下 位機2。
[0055] 齒輪累12為主被控對象，燃油流量通過齒輪累12的轉速來控制。
[0056] 齒輪累12與發(fā)動機轉子傳動機構分離，由伺服電機11控制，其實施方式中去除油 累供油量對發(fā)動機轉速的增益系數(shù)Kn的影響，其時間常數(shù)變小，動態(tài)性能提高。可W W供油 量Pf為輸入量，發(fā)動機轉速n為輸出量建立數(shù)學模型，其微分運動方程：
(1) (2)
[0059] 式中，T為帶累發(fā)動機的時間常數(shù)，Te為不帶累發(fā)動機的時間常數(shù)，Ke為不帶累發(fā) 動機的增益系數(shù)，Kn為油累對發(fā)動機轉速的增益系數(shù)。
[0060] 如圖2所示，人機交互界面3主要包括控制和顯示兩大功能，將設定的飛行器飛行 參數(shù)傳輸至上位機1，并且監(jiān)測飛行器發(fā)動機的狀態(tài)參數(shù)。
[0061] 其中，飛行器飛行參數(shù)主要包括目標飛行高度hr、目標飛行速度化W及啟動、停 車、加速、減速和加力等發(fā)動機過渡態(tài)參數(shù);發(fā)動機狀態(tài)參數(shù)包括飛行器實際飛行高度h、飛 行器實際飛行速度V和發(fā)動機轉速n。
[0062] 如圖3所示，為燃油控制系統(tǒng)飛行器部分的控制示意圖，該示意圖可W進一步說明 微/小型噴氣發(fā)動機燃油控制方法。本發(fā)明微/小型噴氣發(fā)動機燃油控制方法，具體包括下 述步驟：
[0063] 1)給下位機2輸入對應型號發(fā)動機的控制規(guī)律；
[0064] 2)通過人機交互界面3設定目標飛行高度hr和目標飛行速度化，將目標信息傳送 至上位機1;
[0065] 3)經過無線傳輸設備4加密，上位機1將目標信息傳遞至下位機2;
[0066] 4)下位機將目標飛行高度hr與實際飛行高度h比較，目標飛行速度化與實際飛行 速度V比較，比較值連同空氣溫度C和空氣壓力P按照發(fā)動機控制規(guī)律進行分析，產生目標發(fā) 動機轉速nr信號；
[0067] 5)利用發(fā)動機轉速反饋設備則尋發(fā)動機滿輪轉速n信號傳輸至下位機，與目標發(fā)動 機轉速nr比較，經過下位機執(zhí)行機構輸出脈寬調制信號PWM控制驅動電路10;
[0068] 6)驅動電路10通過伺服電機11控制主被控對象一齒輪累12,按照飛行需求調節(jié)齒 輪累12轉速來精確控制燃油流量；
[0069] 7)下位機2將飛行器的實際運動狀態(tài)發(fā)送給上位機1，上位機1將信息傳輸至人機 交互界面3,顯示飛行器實際飛行高度h、實際飛行速度V和發(fā)動機滿輪轉速n。
[0070] 其中，下位機2將飛行器設定的飛行參數(shù)與飛行器環(huán)境監(jiān)測模塊監(jiān)測的外界飛行 環(huán)境比較，輸出目標發(fā)動機轉速nr，其表達式
[0071] nr = nr化r(t)-h(t) ,Vr(t)-V(t) ,C(t) ,p(t)} (3)
[0072] 公式為非線性函數(shù)，假設微/小型發(fā)動機只在原平衡狀態(tài)作小偏離運動，對函數(shù)作 線性化處理，則目標發(fā)動機轉速nr表達式可W表示為
(4)
[0074] 式中，nr日為原平衡狀態(tài)目標發(fā)動機轉速，A nr為相對于原平衡狀態(tài)目標發(fā)動機轉 速的偏移量，Ah為相對于原平衡狀態(tài)實際飛行高度的偏移量，A V為相對于原平衡狀態(tài)實 際飛行速度的偏移量。
[0075] 從W上的描述中可W看出，本發(fā)明上述的實施方式實現(xiàn)了如下技術效果：
[0076] 大大減少了微/小型發(fā)動機的重量，增加發(fā)動機的推力，提高了發(fā)動機性能;減小 發(fā)動機燃油控制的時間常數(shù)，縮短了響應時間，增強動態(tài)性能;大大提高了控制精度，而且 控制方法簡單，便于優(yōu)化。
[0077] W上所述，僅為本發(fā)明針對應用的一種【具體實施方式】，可W使本領域的技術人員 更全面的理解本發(fā)明，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此。任何熟悉本技術領域的技術人 員在本發(fā)明掲露的技術范圍內，對W上實施方式所做的任何簡單的修改和變更，都應涵蓋 在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種微/小型噴氣發(fā)動機燃油控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)至少包括地面控制系統(tǒng) 和通過無線傳輸設備連接的飛行器系統(tǒng)，其中： 地面控制系統(tǒng)，包括上位機和人機交互界面W及無線傳輸設備，主要用于設定飛行器 目標飛行參數(shù)，顯示飛行器發(fā)動機狀態(tài)參數(shù)； 飛行器系統(tǒng)，包括： 下位機，嵌入于飛行器中，用于實現(xiàn)與上位機通訊，對設定值、實測值和反饋值進行分 析，并輸出脈寬調制信號PWM; 無線傳輸設備，用于實現(xiàn)上位機和下位機的相互通訊； 飛行器環(huán)境監(jiān)測模塊，包括機載導航儀、溫度傳感器和壓力傳感器，用于監(jiān)測飛行器的 飛行高度、飛行速度、空氣溫度和空氣壓力，將實測信號發(fā)送至下位機； 伺服驅動模塊，包括驅動電路和伺服電機，用于驅動發(fā)動機燃油系統(tǒng)齒輪累對發(fā)動機 燃燒室注油； 微/小型發(fā)動機燃油系統(tǒng)，包括恒壓油箱、輸油管、燃油噴嘴和齒輪累，用于按照飛行需 求給航空發(fā)動機提供定量燃油； 發(fā)動機轉速反饋設備，用于反饋發(fā)動機轉速信號； 所述地面控制系統(tǒng)通過無線傳輸設備與飛行器的下位機相連，下位機分別連接飛行器 環(huán)境監(jiān)測模塊、伺服驅動模塊和發(fā)動機轉速反饋設備，伺服驅動模塊和發(fā)動機轉速反饋設 備分別連接微/小型發(fā)動機燃油系統(tǒng)，通過地面控制系統(tǒng)控制飛行器下位機輸出控制信號， 并通過伺服驅動模塊對微/小型發(fā)動機燃油系統(tǒng)提供定量燃油。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種微/小型噴氣發(fā)動機燃油控制系統(tǒng)，其特征在于，所述伺 服電機與微/小型發(fā)動機燃油系統(tǒng)的齒輪累連接，齒輪累與發(fā)動機轉子傳動機構分離，由伺 服電機控制;齒輪累分別連接恒壓油箱和發(fā)動機燃油噴嘴，微/小型發(fā)動機燃油系統(tǒng)的滿輪 與發(fā)動機轉速反饋設備相連。3. 根據(jù)權利要求1所述的一種微/小型噴氣發(fā)動機燃油控制系統(tǒng)，其特征在于，所述飛 行器目標飛行參數(shù)包括飛行器目標飛行高度和目標飛行速度W及其他過渡態(tài)參數(shù)。4. 根據(jù)權利要求3所述的一種微/小型噴氣發(fā)動機燃油控制系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā) 動機過渡態(tài)參數(shù)包括啟動、停車、加速、減速和加力。5. 根據(jù)權利要求1所述的一種微/小型噴氣發(fā)動機燃油控制系統(tǒng)，其特征在于，所述飛 行器發(fā)動機狀態(tài)參數(shù)包括飛行器實際飛行高度、飛行器實際飛行速度和發(fā)動機滿輪轉速。6. 根據(jù)權利要求1所述的一種微/小型噴氣發(fā)動機燃油控制系統(tǒng)，其特征在于，所述下 位機上設有用于接入相對應型號的發(fā)動機控制規(guī)律的發(fā)動機飛行控制規(guī)律接口。7. -種微/小型噴氣發(fā)動機燃油控制方法，其特征在于，該方法包括下述步驟： 1) 給下位機輸入對應型號發(fā)動機的控制規(guī)律； 2) 通過人機交互界面設定包括目標飛行高度和目標飛行速度飛行器飛行參數(shù)，將飛行 器飛行參數(shù)傳送至上位機； 3) 經過無線傳輸設備加密，上位機將飛行器飛行參數(shù)傳輸至下位機； 4) 下位機將目標飛行高度和目標飛行速度分別與實際飛行高度和實際飛行速度比較， 下位機根據(jù)比較值連同空氣溫度和空氣壓力按照發(fā)動機控制規(guī)律，產生目標發(fā)動機轉速信 號； 5) 利用發(fā)動機轉速反饋設備將發(fā)動機滿輪轉速信號傳輸至下位機，與目標發(fā)動機轉速 比較，下位機根據(jù)比較值輸出脈寬調制信號PWM，控制驅動電路，實現(xiàn)閉環(huán)控制； 6) 驅動電路通過伺服電機控制主被控對象一齒輪累按照飛行需求調節(jié)齒輪累轉速來 精確控制燃油流量； 7) 下位機將飛行器的實際運行狀態(tài)發(fā)送給上位機，上位機將信息傳輸至人機交互界 面，顯示飛行器發(fā)動機狀態(tài)參數(shù)。8. 根據(jù)權利要求7所述的一種微/小型噴氣發(fā)動機燃油控制方法，其特征在于，所述步 驟4)中，下位機將飛行器設定的飛行參數(shù)與飛行器環(huán)境監(jiān)測模塊監(jiān)測的外界飛行環(huán)境比 較，產生目標發(fā)動機轉速nr : nr = nr化r(t)-h(t)，Vr(t)-V(t)，C(t)，p(t)} (I) 公式為非線性函數(shù)，式中，hr為目標飛行高度;h為實際飛行高度;Vr為目標飛行速度;V 為實際飛行速度;C為飛行器所處環(huán)境的溫度;P為飛行器所處環(huán)境的壓強； 假設微/小型發(fā)動機只在原平衡狀態(tài)作小偏離運動，對函數(shù)作線性化處理，則目標發(fā)動 機轉速nr表達式可W表示為：(2) 式中，nr日為原平衡狀態(tài)目標發(fā)動機轉速，A nr為相對于原平衡狀態(tài)目標發(fā)動機轉速的 偏移量，Ah為相對于原平衡狀態(tài)實際飛行高度的偏移量，A V為相對于原平衡狀態(tài)實際飛 行速度的偏移量。9. 根據(jù)權利要求7所述的一種微/小型噴氣發(fā)動機燃油控制方法，其特征在于，所述飛 行器發(fā)動機狀態(tài)參數(shù)通過機載導航儀對飛行器定位，測量飛行器實際飛行高度和飛行速 度。10. 根據(jù)權利要求7所述的一種微/小型噴氣發(fā)動機燃油控制方法，其特征在于，所述無 線傳輸設備使用專用無線電頻率控制，傳輸信號經過加密。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微/小型噴氣發(fā)動機燃油控制系統(tǒng)及控制方法，系統(tǒng)包括上位機、下位機、人工交互界面、無線傳輸設備、飛行器環(huán)境監(jiān)測模塊、伺服驅動模塊、發(fā)動機轉速反饋設備、微/小型發(fā)動機燃油系統(tǒng)。方法包括：下位機輸入對應型號發(fā)動機的控制規(guī)律，人機交互界面將飛行器飛行參數(shù)傳輸至上位機，上位機將飛行器飛行參數(shù)傳輸至下位機，下位機將該值分別與實際參數(shù)值比較，連同空氣溫度和壓力按照發(fā)動機控制規(guī)律，產生目標發(fā)動機轉速信號；將目標發(fā)動機轉速信號與目標發(fā)動機轉速比較，輸出脈寬調制信號PWM，控制驅動電路，驅動電路調節(jié)齒輪泵轉速來精確控制燃油流量。本發(fā)明控制方法系統(tǒng)科學、簡單便捷，采用嵌入式技術實現(xiàn)智能化、小型化。
【IPC分類】F02C9/28
【公開號】CN105649782
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】付蒙, 李江紅, 侯媛媛, 冀曉翔, 張文龍
【申請人】西北工業(yè)大學
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2015年12月31日