CN109677588A - 一种螺旋桨与发动机功率匹配控制方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种螺旋桨与发动机功率匹配控制方法、装置及存储介质，能够解决涡桨发动机运行过程中螺旋桨与发动机功率快速匹配控制的问题。该方法包括：获取螺旋桨的当前状态及所述当前状态的状态参数，所述状态参数包括螺旋桨转速、扭矩、桨叶角信息；根据所述当前状态，确定所述螺旋桨采用的控制方式；根据所述螺旋桨转速、扭矩、桨叶角信息，确定所述螺旋桨是否切换控制方式。本发明实施例具有实现方法简单、且实时监测效率高、工程实用价值高等优点，可用于航空螺旋桨与发动机功率匹配控制问题。

Description

一种螺旋桨与发动机功率匹配控制方法、装置及存储介质

技术领域

本发明属于螺旋桨控制技术领域，具体涉及一种螺旋桨与发动机功率匹配控制方法、装置及存储介质。

背景技术

螺旋桨的工作状态包括慢车、起飞、巡航、爬升等状态。螺旋桨工作状态不一致时，桨叶角和转速范围也在一定范围内变化。螺旋桨工作在不同状态时，为了保证其工作效率、功率输出满足系统要求，需根据螺旋桨气动特性保证螺旋桨工作在恒定状态下。由于螺旋桨的动力来源为发动机系统，故在满足螺旋桨气动特性要求的前提下还需与发动机本体匹配工作。为了有效地解决不同工作状态稳定工作及切换工作时螺旋桨与发动机功率的匹配问题，需开展螺旋桨与发动机功率匹配控制研究。本专利通过螺旋桨在慢车、起飞、巡航、爬升等状态时螺旋桨控制规律设计，提出一种基于控制规律切换的方法，保证螺旋桨在不同状态工作时与发动机功率匹配。

发明内容

发明目的：为了解决螺旋桨与发动机功率匹配控制方法，提出一种基于控制规律切换的控制方法。

技术方案：

第一方面，提供一种螺旋桨与发动机功率匹配控制方法，包括：

获取螺旋桨的当前状态及所述当前状态的状态参数，所述状态参数包括螺旋桨转速、扭矩、桨叶角信息；

根据所述当前状态，确定所述螺旋桨采用的控制方式；

根据所述螺旋桨转速、扭矩、桨叶角信息，确定所述螺旋桨是否切换控制方式。

进一步的，所述根据所述当前状态，确定所述螺旋桨的采用的控制方式，包括：

当所述当前状态是慢车状态时，采用桨叶角闭环控制方式，所述桨叶角闭环控制方式保证螺旋桨维持在需求桨叶角范围内。

当所述当前状态是起飞状态或巡航状态或爬升状态时，采用转速闭环控制方式。所述转速闭环控制方式保证螺旋桨维持在需求转速范围内。

进一步的，所述根据所述螺旋桨转速、扭矩、桨叶角信息，确定所述螺旋桨是否切换控制方式，包括：

当所述当前状态是慢车状态，且发动机输出功率增大、所述螺旋桨扭矩和所述转速随着所述发动机输出功率增大而增大时，将所述螺旋桨采用的控制方式由桨叶角闭环控制方式切换为转速闭环控制方式，将所述当前状态由慢车状态切换为所述起飞状态、巡航状态和爬升状态中相应的状态；

当所述当前状态是所述起飞状态、巡航状态和爬升状态中任一状态，且发动机输出功率减小、所述螺旋桨扭矩和所述转速随着所述发动机输出功率减小而降低时，将所述螺旋桨采用的控制方式由转速闭环控制方式切换为桨叶角闭环控制方式，将所述当前状态由所述起飞状态、巡航状态和爬升状态中相应的状态切换为所述慢车状态。

进一步的，所述方法还包括：

当所述螺旋桨的转速高于预设高门限时，通过顺桨保护逻辑防止扭矩过低；

当所述螺旋桨的转速低于预设低门限时，通过欠速保护逻辑防止扭矩过大。

第二方面，提供一种螺旋桨与发动机功率匹配控制装置，包括：

获取模块，用于获取螺旋桨的当前状态及所述当前状态的状态参数，所述状态参数包括螺旋桨转速、扭矩、桨叶角信息；

确定模块，用于根据所述当前状态，确定所述螺旋桨采用的控制方式；根据所述螺旋桨转速、扭矩、桨叶角信息，确定所述螺旋桨是否切换控制方式。

第三方面，提供一种计算机可读的存储介质，所述存储介质上存储有指令，所述指令被处理器执行时实现所述第一方面任一项所述方法的步骤。

有益技术效果

本发明具有实现方法简单、且实时监测效率高、工程实用价值高等优点，可用于航空螺旋桨与发动机功率匹配控制问题，解决了航空涡桨发动机螺旋桨和发动机在全飞行包线内的可靠性及匹配工作能力。

附图说明

图1是本发明实施例提供的螺旋桨与发动机匹配控制的原理图；

具体实施方式

下面选取桨叶数量为6的实施例，对本方法的步骤做详细描述。包括如下过程：

1)明确螺旋桨的工作状态。

根据目前螺旋桨的主要工作特性，其工作状态主要包括慢车、起飞、巡航、爬升等。

2)明确螺旋桨的工作状态参数

螺旋桨的工作状态参数包括：

螺旋桨桨叶角、转速、桨叶角、扭矩、需求转速、需求桨叶角等；

3)螺旋桨的控制规律设计：

当螺旋桨处于慢车状态时，采用桨叶角闭环控制方式。控制过程为根据螺旋桨实际输入要求保证螺旋桨维持在需求桨叶角范围内。

当螺旋桨处于起飞、巡航、爬升等状态时，采用转速闭环控制方式。控制过程为根据螺旋桨实际输入要求保证螺旋桨维持在需求转速范围内。

4)螺旋桨的控制规律切换条件：

当螺旋桨由慢车状态过渡至起飞巡航、爬升、状态时，设计慢车过程控制规律和转速闭环控制规律的切换条件，该切换条件与螺旋桨的输入要求相关。

具体切换规律如下：

当螺旋桨由慢车状态加速工作至起飞、爬升、巡航状态时，螺旋桨扭矩和转速随着发动机输出功率增大而增大，为保证螺旋桨转速上升时扭矩不能满足使用要求，控制规律为桨叶角闭环控制规律，为了保证过程中螺旋桨转速失控，当螺旋桨转速大于起飞、巡航、爬升状态时的需求转速时，螺旋桨控制规律由桨叶角闭环控制规律进入转速闭环控制规律。

当螺旋桨由起飞、爬升、巡航状态减速工作至慢车状态时，螺旋桨扭矩和转速随着发动机输出功率减小而降低，为保证螺旋桨转速下降时，扭矩满足要求，采用转速闭环控制规律，设计当螺旋桨转速小于(需求转速+限制值)时，采用桨叶角闭环控制规律。为了防止螺旋桨在工作过程中转速闭环控制和桨叶角闭环控制循环式切换，在切换条件设计时采用需求转速+限制值的方法来实现，避免螺旋桨处于交替切换状态。

螺旋桨在起飞、爬升、巡航状态下切换时，螺旋桨输出功率发生变化时，三种状态处于稳定工况下的状态切换，螺旋桨工作状态特性基本一致，故控制规律不发生变化，均采用转速闭环控制规律。

5)根据螺旋桨工作状态参数的设计保护控制逻辑

螺旋桨保护控制逻辑的主要目的为对螺旋桨的工作参数进行实时监控，当正常控制规律及切换过程失效时，需通过保护控制逻辑实现螺旋桨的保护控制。螺旋桨保护控制主要监控螺旋桨转速与扭矩之间的匹配关系，具体设计逻辑如下：

当螺旋桨转速过高时，需设计顺桨保护逻辑防止扭矩过低；

当螺旋桨转速过低时，需设计欠速保护逻辑防止扭矩过大。

Claims (6)

1.一种螺旋桨与发动机功率匹配控制方法，其特征在于，包括：

获取螺旋桨的当前状态及所述当前状态的状态参数，所述状态参数包括螺旋桨转速、扭矩、桨叶角信息；

根据所述当前状态，确定所述螺旋桨采用的控制方式；

根据所述螺旋桨转速、扭矩、桨叶角信息，确定所述螺旋桨是否切换控制方式。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前状态，确定所述螺旋桨的采用的控制方式，包括：

当所述当前状态是慢车状态时，采用桨叶角闭环控制方式，所述桨叶角闭环控制方式保证螺旋桨维持在需求桨叶角范围内。

当所述当前状态是起飞状态或巡航状态或爬升状态时，采用转速闭环控制方式。所述转速闭环控制方式保证螺旋桨维持在需求转速范围内。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述螺旋桨转速、扭矩、桨叶角信息，确定所述螺旋桨是否切换控制方式，包括：

当所述当前状态是慢车状态，且发动机输出功率增大、所述螺旋桨扭矩和所述转速随着所述发动机输出功率增大而增大时，将所述螺旋桨采用的控制方式由桨叶角闭环控制方式切换为转速闭环控制方式，将所述当前状态由慢车状态切换为所述起飞状态、巡航状态和爬升状态中相应的状态；

当所述当前状态是所述起飞状态、巡航状态和爬升状态中任一状态，且发动机输出功率减小、所述螺旋桨扭矩和所述转速随着所述发动机输出功率减小而降低时，将所述螺旋桨采用的控制方式由转速闭环控制方式切换为桨叶角闭环控制方式，将所述当前状态由所述起飞状态、巡航状态和爬升状态中相应的状态切换为所述慢车状态。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述螺旋桨的转速高于预设高门限时，通过顺桨保护逻辑防止扭矩过低；

当所述螺旋桨的转速低于预设低门限时，通过欠速保护逻辑防止扭矩过大。

5.一种螺旋桨与发动机功率匹配控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取螺旋桨的当前状态及所述当前状态的状态参数，所述状态参数包括螺旋桨转速、扭矩、桨叶角信息；

确定模块，用于根据所述当前状态，确定所述螺旋桨采用的控制方式；根据所述螺旋桨转速、扭矩、桨叶角信息，确定所述螺旋桨是否切换控制方式。

6.一种计算机可读的存储介质，所述存储介质上存储有指令，其特征在于，所述指令被处理器执行时实现所述权利要求1-4任一项所述方法的步骤。