一种基于特征方程根轨迹的燃油计量装置设计参数调整方法

文档序号:25535110发布日期:2021-06-18 20:28阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于特征方程根轨迹的燃油计量装置设计参数调整方法,所述燃油计量装置包括:电液伺服阀、计量活门组件(2)、等压差活门组件(9)和执行活门组件(5);

所述电液伺服阀控制相应的流量至计量活门组件(2)中,推动所述计量活门组件(2)内的计量活门窗口(1)产生一定的位移,位移传感器获取该位移的数据并且反馈至电子控制器,所述电子控制器、所述位移传感器以及所述电液伺服阀构成所述计量活门组件(2)的位置控制闭环;

所述等压差活门组件(9)的燃油进口与所述计量活门组件(2)的燃油进口相通,形成第一通路,等压差活门组件(9)的燃油进口定义为第一节流口(7);

所述计量活门组件(2)的计量活门窗口(1)依次通过第二节流口(4)、第三节流口(3)以及第四节流口(10)与所述等压差活门组件(9)的等压差活门窗口(8)相通;第四节流口(10)与油箱相通,形成第一回油通路;

所述计量活门组件(2)的计量活门窗口(1)与所述执行活门组件(5)的燃油进口相通,所述执行活门组件(5)还设有执行活门燃油出口(6),所述计量活门组件(2)通过第五节流口(11)与所述油箱相通,形成第二回油通路;

其特征在于,包括如下步骤:

步骤s1、建立燃油计量装置的动力学数学模型;

步骤s2、利用小偏差线性化方法,对步骤s1建立的动力学数学模型进行线性化处理,得到线型化方程;

步骤s3、利用步骤s2得到的线性化方程,建立燃油计量装置的传递函数模型;

步骤s4、基于特征方程根轨迹,分析燃油计量装置各设计参数对稳定性的影响,确定能够影响燃油计量装置稳定性且能够调节的关键设计参数,通过调整所述关键设计参数的数值来改善燃油计量装置的稳定性。

2.根据权利要求1所述的一种基于特征方程根轨迹的燃油计量装置设计参数调整方法,其特征在于,所述动力学数学模型的表达式为:

在方程组(1)中,kd表示为等压差活门组件的弹簧刚度,xd等压差活门组件的位移,fyd表示为等压差活门组件的预压缩弹簧力,ad等压差活门组件的面积,p7表示为等压差活门组件上腔的压力,p2表示计量后的压力,md表示为等压差活门组件的质量,bd表示为等压差活门组件的阻尼,kz表示为执行活门组件的弹簧刚度,xz表示为执行活门的位移,fyz表示为执行活门组件的预压缩弹簧力,az表示为执行活门的面积,p3表示执行活门组件下腔的压力,mz表示为执行活门组件的质量,bz表示为执行活门组件的阻尼,q1表示为计量活门窗口的流量,q6表示为执行活门燃油出口的流量,q4表示为第二节流口的流量,q3表示为第三节流口的流量,cz表示为执行活门组件的泄漏系数,v2表示为等压差活门下腔的容积,βe表示为有效体积弹性模量,q10表示为第四节流口的流量,q8表示为等压差活门窗口的流量,q11表示为第五节流口的流量,v3表示为执行活门下腔的容积,q7表示为第一节流口的流量,v7表示为等压差活门组件上腔的容积。

3.根据权利要求2所述的一种基于特征方程根轨迹的燃油计量装置设计参数调整方法,其特征在于,所述步骤s2,具体包括:

考虑最不稳定的工况,在额定稳态工作点,用泰勒级数展开的方法,对各个节流口的流量表达式进行小偏差线性化处理,然后再代入所述动力学数学模型中,得到:

在方程组(2)中,kj1表示为计量活门窗口的流量增益,kz6表示为执行活门燃油出口的流量增益,kp1表示为计量活门窗口的流量-压力系数,kp3表示为第三节流口的流量-压力系数,kp4表示为第二节流口的流量-压力系数,kp6表示为执行活门燃油出口的流量-压力系数,kp7表示为第一节流口的流量-压力系数,kp8表示为等压差活门回油口的流量-压力系数,kp10表示为第四节流口的流量-压力系数,kp11表示为第五节流口的流量-压力系数,kd8表示为等压差活门窗口的流量增益,xj表示为计量活门的位移,xz表示为执行活门的位移,v2表示为等压差活门组件下腔的容积,v3表示为执行活门组件下腔的容积,v7表示为等压差活门组件上腔的容积,p1表示为计量活门窗口的压力,p7表示为等压差活门组件上腔的压力。

4.根据权利要求3所述的一种基于特征方程根轨迹的燃油计量装置设计参数调整方法,其特征在于,所述步骤s3,具体包括:

求解方程组(2),将压力p2、p3、p7和位移xd、xz作为变量,得到一个含有变量的7阶闭环传递函数:

在公式(3)中,b0-b7与a0-a7为传递函数系数,具有具体数值,其数值由方程组(2)求解得出。

5.根据权利要求4所述的一种基于特征方程根轨迹的燃油计量装置设计参数调整方法,其特征在于,所述步骤s4,具体包括:

步骤s401、提取所述传递函数模型的分母作为闭环特征方程进行分析,得到关键设计参数包括:第三节流口的面积、第二节流口的面积、第一节流口的面积、第四节流口的面积、第五节流口的面积、等压差活门的弹簧刚度和执行活门的弹簧刚度;

步骤s402、根据特征方程根轨迹判断稳定性的原理,对步骤s401中得出的七个关键设计参数由0变化到正无穷,得到每个关键设计参数对应的根轨迹图,根据根轨迹图获取所述七个关键设计参数的最佳设计范围。


技术总结
本发明公开了一种基于特征方程根轨迹的燃油计量装置设计参数调整方法,包括:步骤S1、建立动力学数学模型;步骤S2、利用小偏差线性化方法,对动力学数学模型进行线性化处理,得到线型化方程;步骤S3、利用线性化方程,建立燃油计量装置的传递函数模型;步骤S4、基于特征方程根轨迹,确定关键设计参数,通过调整关键设计参数的数值来改善燃油计量装置的稳定性。本发明针对航空发动机燃油计量装置存在的稳定性问题,用流量连续性方程和力平衡方程建立其动力学数学模型,并对其非线性方程进行线性化处理,基于特征方程根轨迹的燃油计量装置设计参数调整方法,从而有效改进燃油计量装置的稳定性。

技术研发人员:陈昭旸
受保护的技术使用者:南京航空航天大学
技术研发日:2021.02.01
技术公布日:2021.06.18
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