СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КАНАЛА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2012 года по МПК F02C9/28 

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к автоматическому управлению газотурбинными двигателями (ГТД), и может быть использовано для повышения эффективности управления ГТД.

Известен способ управления ГТД путем его регулирования по сигналу управления, формируемому основным электронным каналом, допускового контроля управляющего сигнала основного электронного канала, идентификации типа отказа в случае отказа основного электронного канала и формирования на время идентификации отказа управляющего сигнала, равного постоянной величине. На это время управление ГТД переключается на управление двигателем от резервного канала, причем дополнительно определяют режим работы ГТД для установившегося режима и формируют равновесный управляющий сигнал, при появлении отказа или сбоя основного электронного канала на переходном режиме переключают на время переходного режима управление ГТД от резервного электронного регулятора переходных режимов, а при появлении отказа или сбоя основного электронного канала на установившемся режиме в качестве постоянной величины для формирования управляющего сигнала используют сформированный равновесный управляющий сигнал. Формирование равновесного управляющего сигнала осуществляют путем отслеживания с заданной постоянной времени выходного сигнала основного электронного канала при установившемся режиме работы двигателя и отсутствии отказа основного электронного регулятора, при переходном режиме работы двигателя или отказе основного электронного канала равновесный управляющий сигнал формируют равным его значению на момент начала переходного режима или выявления отказа основного электронного ключа. Патент РФ №1625095, кл. F02C 9/28, 1994 г. - наиболее близкий аналог.

В результате анализа известного способа необходимо отметить, что осуществление регулирования по двум каналам (основному и резервному) весьма усложняет его осуществление, кроме того, при отказе основного и резервного каналов отсутствует возможность регулирования ГТД, при этом при осуществлении известного способа весьма велико время перехода управления с основного управляющего канала на резервный, что снижает его эффективность.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа восстановления информации измерительного канала ГТД, надежного в работе, не сложного в управлении и сводящего к минимуму время перехода управления с одного канала на другой.

Поставленная задача обеспечиваются тем, что в способе восстановления информации измерительного канала газотурбинного двигателя, согласно которому определяют значение контролируемого параметра, сравнивают его с предельно допустимым и, если значение контролируемого параметра не превышает предельно допустимого, осуществляют в соответствии с его значением регулирование двигателя, новым является то, что контролируемый параметр измеряют одновременно по двум каналам, причем одновременно по показаниям датчиков двигателя, в состав которых не входит датчик контролируемого параметра, формируют эталонный сигнал, с которым суммируют значение каждого канала датчика контролируемого параметра, и для регулирования двигателя используют сигнал того канала, который по абсолютному значению меньше, при этом дополнительно задают предельно допустимое значение уровня погрешности каждого измерительного канала, сравнивают с ним полученные абсолютные значения сигналов и, если значения сигналов меньше предельно допустимых, то регулирование двигателя осуществляют сигналом, имеющим меньшее абсолютное значение, если значение сигнала одного из каналов больше предельно установленного, то регулирование осуществляют по другому каналу, а если значения двух каналов больше предельно допустимых, то регулирование двигателя осуществляют за счет эталонного сигнала.

Сущность заявленного способа поясняется графическим материалом, на котором представлена схема системы, реализующей способ.

Данная система восстановления информации измерительного канала ГТД 1 содержит регулятор 2 параметра ГТД (например, частоты вращения ротора турбины), двухканальный датчик измерения регулируемого параметра ГТД, содержащий два параллельных измерительных канала 3 и 4. Измерительный канал 3 соединен с первым входом первого сумматора 5, а измерительный канала 4 - с первым входом второго сумматора 6. Выходы сумматоров 5 и 6 соединены с входами первого сравнивающего устройства 7, выходы которого связаны с первым и вторым управляющими реле (соответственно 8 и 9). Выходы данных реле связаны с первым и вторым входами первого и второго ключей (10 и 11). Третий вход ключа 10 связан с измерительным каналом 4, а третий вход ключа 11 связан с измерительным каналом 3. Выходы ключей 10 и 11 связаны с входами третьего сумматора 12.

Выход сумматора 6 может быть дополнительно связан с первым входом второго сравнивающего устройства 13, второй вход которого связан с задатчиком 14 допустимой погрешности каналов.

Выход сумматора 5 может быть дополнительно связан с первым входом третьего сравнивающего устройства 15, второй вход которого связан с задатчиком 14 допустимой погрешности каналов.

Задатчик 14 может быть реализован в виде микропроцессора, а значение введенной в него допустимой погрешности измерительного канала определяется, как правило, опытным путем при эксплуатации ГТД.

Выходы сравнивающих устройств 13 и 15 связаны с входами элемента логическое И 16, выходы которого связаны с входами третьего 17 и четвертого 18 управляющих реле.

Параметры работы ГТД контролируются датчиками 19. В принципе, это могут быть различные датчики. Например, для контроля состояния газовоздушного тракта ГТД используются датчики: частоты вращения ротора компрессора низкого давления; давления воздуха на входе в ГТД; давления за компрессором низкого давления; температуры воздуха за компрессором низкого давления; температуры газа за турбиной; давления воздуха за компрессором высокого давления; температуры воздуха на входе в ГТД.

Выходы датчиков связаны с блоком формирования регрессионной модели 20. Выход блока 20 связан со вторыми входами сумматоров 5 и 6, с первым входом ключа 21, второй и третий входы которого связаны с выходами управляющих реле 17 и 18, выходы которых также связаны с первым и вторым входом ключа 22, третий вход данного ключа связан с выходом сумматора 12. Ключ 22 связан с первым входом четвертого сумматора 23, второй вход которого связан с выходом ключа 21. Выход сумматора 23 связан с входом регулятора 2.

Способ восстановления информации измерительного канала ГТД осуществляют следующим образом.

Заявленный способ обеспечивает эффективное регулирование ГТД при работе двух каналов датчика, осуществляя управление по датчику с меньшей погрешностью, при отказе одного из его каналов, при отказе двух его каналов.

В процессе работы ГТД постоянно контролируют регулируемый параметр. Сигнал, характеризующий значение регулируемого параметра, одновременно поступает в каналы 3 и 4 датчика. Параллельно формируют эталонный сигнал (n_регр) регулируемого параметра. Для формирования эталонного сигнала поступающие с датчиков 19 в блок 20 сигналы обрабатываются по регрессионной зависимости, на основании которой и формируют эталонный сигнал управляемого параметра. Для формирования данного сигнала может быть использована реализуемая в блоке 20 зависимость:

где - C₀ - постоянный коэффициент,

C_i - показатель степени 1-го аргумента, i=1…k,

X - параметр одного из датчиков,

- алгебраический знак умножения.

Сигналы, характеризующие значение измеряемого параметра, снимаемые с каналов 3 и 4, суммируют с эталонным сигналом (n_регр), снимаемым с блока 20. Данную операцию осуществляют в сумматорах 5 и 6. В сумматорах 5 и 6 вырабатываются сигналы, характеризующие отклонение текущего параметра, измеренного датчиком по каждому его каналу, по сравнению с эталонным сигналом блока 20, и их абсолютные значения (/Δn_д1/ и /Δn_д2/) поступают на входы сравнивающего устройства 7. В устройстве 7 сигналы сравниваются, выделяется сигнал, характеризующий меньшую ошибку, то есть канала, работающего с меньшей погрешностью, и данный сигнал поступает либо на управляющее реле 8 либо на управляющее реле 9, включая его. Считаем, что если значения сигнала, подаваемого на реле А=1, или В=1, или С=1, или Д=1, то контакт реле замкнут. Если А=0, или В=0, или С=0, или Д=0, то контакт реле разомкнут. Реле (8 либо 9 в зависимости от значений сигналов, поступающих на элемент сравнения 7) замыкает ключи 10 или 11 и сигналы (n_д1 и n_д2) с них поступают на сумматор 12, который формирует управляющий сигнал n_д, поступающий на вход регулятора 2 для регулирования ГТД. Так, например, если сигнал с выхода сумматора 5 меньше по абсолютному значению сигнала, поступающему с сумматора 6 (то есть А=0, В=1), то ключ 11 замыкается, а ключ 10 разомкнут.В противном случае ключ 10 замыкается, а ключ 11 разомкнут.

При наличии сравнивающих устройств 13 и 15 сигналы с выходов сумматоров 5 и 6 сравниваются с значением, заложенным в задатчике 14, если сигналы с одного из или обоих сумматоров 5 и 6 больше сигнала с задатчика 14, то сигналы с выходов сравнивающих устройств 13 и 14 поступают на вход элемента логического И 16. При наличии обоих сигналов на входе элемента 16 реле 17 замыкает ключ 21 и размыкает ключ 22.

При отказе двух каналов сигнал (n_регр) с блока 20 через ключ 21 поступает на сумматор 23 и управляющий сигнал поступает на регулятор 2, который осуществляет регулирование параметра ГТД по сигналу (n_регр). На второй вход сумматора сигнал не поступает, так как ключ 22 в этом случае разомкнут.

Если на оба или хотя бы на один вход элемента 16 не поступает сигнал, то реле 18 замыкает ключ 22, ключ 21 размыкает. В этом случае на вход регулятора 2 приходит сигнал с сумматора 12, то есть, как было описано выше, на вход регулятора 2 приходит один из сигналов измерительных каналов 3 или 4 двухканального датчика в зависимости от положения ключей 10 и 11.

Таким образом в заявленном способе обеспечивается восстановление информации измерительного канала управления ГТД.

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к автоматическому управлению газотурбинными двигателями (ГТД), и может быть использовано для повышения эффективности управления ГТД.

Согласно способу определяют значение контролируемого параметра, сравнивают его с предельно допустимым и, если значение контролируемого параметра не превышает предельно допустимого, осуществляют в соответствии с его значением регулирование двигателя, причем контролируемый параметр измеряют одновременно по двум каналам, причем одновременно по показаниям датчиков двигателя, в состав которых не входит датчик контролируемого параметра, формируют эталонный сигнал, с которым суммируют значение каждого канала датчика контролируемого параметра, и для регулирования двигателя используют сигнал того канала, который по абсолютному значению меньше, при этом дополнительно задают предельно допустимое значение уровня погрешности каждого измерительного канала, сравнивают с ним полученные абсолютные значения сигналов и, если значения сигналов меньше предельно допустимых, то регулирование двигателя осуществляют сигналом, имеющим меньшее абсолютное значение, если значение сигнала одного из каналов больше предельно установленного, то регулирование осуществляют по другому каналу, а если значения двух каналов больше предельно допустимых, то регулирование двигателя осуществляют за счет эталонного сигнала. Технический результат - разработка способа, надежного в работе, не сложного в управлении и сводящего к минимуму время перехода управления с одного канала на другой. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ восстановления информации измерительного канала газотурбинного двигателя, согласно которому определяют значение контролируемого параметра, сравнивают его с предельно допустимым и, если значение контролируемого параметра не превышает предельно допустимого, осуществляют в соответствии с его значением регулирование двигателя, отличающийся тем, что контролируемый параметр измеряют одновременно по двум каналам, причем одновременно по показаниям датчиков двигателя, в состав которых не входит датчик контролируемого параметра, формируют эталонный сигнал, с которым суммируют значение каждого канала датчика контролируемого параметра, и для регулирования двигателя используют сигнал того канала, который по абсолютному значению меньше.

2. Способ восстановления информации измерительного канала газотурбинного двигателя по п.1, отличающийся тем, что дополнительно задают предельно допустимое значение уровня погрешности каждого измерительного канала, сравнивают с ним полученные абсолютные значения сигналов и, если значения сигналов меньше предельно допустимых, то регулирование двигателя осуществляют сигналом, имеющим меньшее абсолютное значение, если значение сигнала одного из каналов больше предельно установленного, то регулирование осуществляют по другому каналу, а если значения двух каналов больше предельно допустимых, то регулирование двигателя осуществляют за счет эталонного сигнала.