一种发动机控制系统位置闭环架构的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于发动机控制技术，涉及一种发动机控制系统位置闭环架构。本位置闭环架构，涉及数字电子控制器、液压机械装置和传感器，其中，所述数字电子控制器包括信号处理模块、位置差控制模块和驱动模块；所述液压机械装置包括电液转换装置、液压作动模块组成。所述传感器安装于液压机械装置上。驱动模块与电液转换装置相连，而传感器与信号处理模块相连。数字电子控制器中的位置差控制模块，从先前的电子硬件电路实现，全部替换为由软件实现，并可充分利用软件灵活的特点，设置灵活多变的调整参数和匹配参数，并可根据需要设计多种多样的控制算法，保障位置闭环在全寿命周期内位置闭环能够按照位置目标值进行控制，并能够提供一种自适应性、高可靠性和高控制品质的位置闭环架构的物理控制平台。
【专利说明】一种发动机控制系统位置闭环架构
【技术领域】
[0001]本实用新型属于发动机控制技术，涉及一种发动机控制系统位置闭环架构。
【背景技术】
[0002]在发动机电子控制系统中，无论是模拟电子控制器或者数字电子控制器，均涉及燃油流量、作动筒位置等位置控制，为保证这些位置控制无静差，一般均采用了位置闭环架构，其位置闭环的计算采用的是由电子硬件电路实现，即采用的是电子控制器硬件闭环的架构。位置硬件闭环架构中，位置差e计算、比例系数Kp、积分系数Ki和积分Σ e、比例-积分和等均由硬件电路组成。
[0003]对于模拟电子控制器，采用硬件闭环架构实现位置闭环控制无可厚非，但对于采用数字电子控制器的控制系统，采用硬件闭环控制架构，将存在如下不足:
[0004]I)参数调节需开机箱:针对硬件位置闭环架构，在进行电子控制器与系统或液压机械装置等进行匹配或方法修订时，需要对硬件参数或算法进行调整，方法是将相应的参数或算法转换成硬件电路，并确定相应的硬件参数，换下硬件电路或者调整可调硬件电路的元器件，这将需要开启电子控制器机箱，并采用伸板技术，将电子控制器中需调整的PCB电路板接出调整或修改参数，在试验情况下，这种方式不但麻烦，而且容易受到干扰而发生事故，及其不安全；
[0005]2)无法事后快速修改控制算法:一旦硬件电路制做完成，其硬件电子元器件参数也选定，即受限于设计之初的参数选择。事先设计的控制算法可能无法满足位置闭环控制需要，需要在现场重新调整控制算法，由于电路板事先已经设计完成，无法在现场在硬件电路板上增加电器元件，从而调整控制算法；
[0006]3)位置闭环控制算法无法进行自适应设计:硬件闭环由于采用的是硬件电路实现，电路较复杂，要达到硬件自适应控制，所花的代价太高，调整也非常麻烦，因此位置硬件闭环控制算法设计较为简单，无法满足更高的精度需求。而且硬件元器件具有随时间变化，出现器件失效、漂移等问题，不具有自修正的功能。在元器件工作较长一段时间后，会出现因元器件漂移而引起的静差及动态特性变差的情况。
实用新型内容
[0007]本实用新型的目的是:提供了一种能够有效简化电路、减轻重量且调整方便的发动机控制系统位置闭环架构。
[0008]本实用新型的技术方案是:一种发动机控制系统位置闭环架构，其包括数字电子控制器、液压机械装置和传感器；其中，数字电子控制器由信号处理模块、位置差控制模块和驱动模块组成；液压机械装置由电液转换装置、液压作动模块组成；传感器安装在液压机械装置上。
[0009]数字电子控制器的驱动模块与电液转换装置相连，测量液压机械装置位置的传感器与信号处理模块相连，且信号处理模块输出与位置差控制模块相连，而位置差控制模块输出与驱动模块相连，构成闭环控制。
[0010]所述位置差控制模块包括位置差e计算模块、比例系数Kp模块、积分系数Ki模块和积分求和Σ e模块，其中，所述位置差e计算模块输入连接液压作动模块和信号处理模块，且比例系数Kp模块和积分系数Ki模块并联连接在位置差e计算模块的输出上，积分系数Ki模块与Σ e模块串联后与比例系数Kp模块相加输出。
[0011]本实用新型的优点是:由电子控制器硬件提供平台支持，通过软硬件的结合，充分利用软件的优点，解决发动机数字电子控制系统在进行调试、试验以及与不同的位置闭环回路等的匹配问题，保证在电子控制器不打开机箱的条件下，通过软件快速调整控制参数，加快发动机调试、试验及其匹配工作。根据软件灵活的特点，还可以设计自适应控制算法及其他更为复杂的控制、诊断算法，充分发挥数字电子控制器的优点。而且利用本位置闭环架构，将简化电子控制器部分电路，减轻电子控制器的重量，节约产品成本，为产品的轻重量提供了一种解决方案。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型发动机控制系统位置闭环架构示意图。
[0013]图2是位置差控制模块的PI控制算法原理框图。
[0014]其中，10-数字电子控制器，11-计算模块，12-位置差控制模块，13-驱动模块，
14-信号处理模块，20-液压机械装置，21-电液转换装置，22-液压作动模块，30-传感器；
15-比例系数Kp，16-积分系数Ki，17-积分Σe。
【具体实施方式】
[0015]下面对本实用新型做进一步详细说明。
[0016]请参阅图1，其是本实用新型发动机控制系统位置闭环架构示意图。所述发动机控制系统位置闭环架构包括数字电子控制器10、液压机械装置20和传感器30。其中，数字电子控制器10包括信号处理模块14、位置差控制模块12和驱动模块13 ;液压机械装置20包括电液转换装置21、液压作动模块22。所述传感器30安装于液压机械装置20上。数字电子控制器10的驱动模块13与电液转换装置21相连，测量液压机械装置位置的传感器30与信号处理模块14相连，且信号处理模块14输出与位置差控制模块12相连，而位置差控制模块12输出与驱动模块13相连，构成闭环控制。
[0017]请参阅图2，其是本实用新型发动机控制系统位置闭环架构中位置差控制模块示意图。所述位置差控制模块，由数字电子控制器中计算模块结合软件实现，其包括位置差e计算模块、比例系数Kp模块、积分系数Ki模块和积分求和模块Σ e。位置差e计算模块计算目标位置与当前反馈值之差，比例系数Kp模块计算值与积分系数Ki模块、积分求和模块Σ e计算值相加得到位置控制信号。其中，所述位置差e计算模块输入连接液压作动模块22和信号处理模块，且比例系数Kp模块15和积分系数Ki模块16并联连接在位置差e计算模块的输出上，积分系数Ki模块16与Σ e模块17串联后与比例系数Kp模块15相加输出。
[0018]本实用新型发动机控制系统位置闭环架构的数字电子控制器内部，根据总体目标控制需求，计算设定位置目标值，位置目标值与位置反馈传感器反馈回来的当前值进行比较，比较结果形成的差值，通过按设定的位置闭环算法进行计算，并将计算结果通过驱动模块输出，驱动电液转换装置工作，最终控制液压作动模块作动，改变传感器反馈值，也改变了位置差值，从而重新得到电液转换装置的控制量，形成一个动态的闭环控制，直到传感器反馈的当前值达到系统需要的目标值为止。
[0019]本实用新型通过优化电子控制器硬件和软件功能划分和实现方式，得到位置软件闭环架构。该位置软件闭环架构中的位置差e计算模块、比例系数Kp模块、积分系数Ki模块和积分求和模块Σ e由软件完成相应计算，并通过硬件电路计算模块实现。由于结合具有的灵活性和调整的方便性等特点的软件实现，因此，位置软件闭环架构具有可实时修改特性，即产品生产出来后，可以根据现场的实际情况，通过通讯方式，对位置差控制模块进行参数实时调整，也能够依据位置闭环的具体特点，设计出更加复杂的自适应控制算法，解决在因使用时间较长或控制对象变化而引起的参数匹配问题，保证位置闭环控制精度，从而提高位置闭环回路的控制品质，加快了系统研制周期和调试周期。由于软件通过测试后，不存在软件随时间失效的问题，因此具有较高的可靠性。采用在计算模块中结合软件实现位置差控制模块，节约了相应的硬件电路成本，提高了产品的竞争优势。
【权利要求】
1.一种发动机控制系统位置闭环架构，其特征在于:包括数字电子控制器、液压机械装置和传感器；其中，数字电子控制器由信号处理模块、位置差控制模块和驱动模块组成；液压机械装置由电液转换装置、液压作动模块组成；传感器安装在液压机械装置上。
2.根据权利要求1所述的发动机控制系统位置闭环架构，其特征在于:数字电子控制器的驱动模块与电液转换装置相连，测量液压机械装置位置的传感器与信号处理模块相连，且信号处理模块输出与位置差控制模块相连，而位置差控制模块输出与驱动模块相连，构成闭环控制。
3.根据权利要求2所述的发动机控制系统位置闭环架构，其特征在于:所述位置差控制模块包括位置差e计算模块、比例系数Kp模块、积分系数Ki模块和积分求和Σ e模块，其中，所述位置差e计算模块输入连接液压作动模块和信号处理模块，且比例系数Kp模块和积分系数Ki模块并联连接在位置差e计算模块的输出上，积分系数Ki模块与Σ e模块串联后与比例系数Kp模块相加输出。
【文档编号】F02C9/00GK203515814SQ201320214455
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年4月24日 优先权日:2013年4月24日
【发明者】易学飞, 姚华, 夏志坚, 蒋平国 申请人:中国航空工业集团公司航空动力控制系统研究所