Цифровое управление тягой двигателя

Высокие требования к точности выдерживания траекторий дви­жения и стремление повысить экономичность полета заставляют разрабатывать системы управления авиационными двигателями. Традиционные автоматы тяги [2] предназначены для управления скоростью с помощью изменения тяги двигателя. Таким образом, двигатель в этих системах выступает как одно из звеньев, процес­сы в нем развиваются в соответствии со входными управляющими сигналами. Отклонение секторов газа в АБСУ-154 происходит, на­пример, по закону управления, в который входят переменные со­стояния самолета (воздушная скорость, перегрузка, угловая ско­рость и т. д.). Этот закон не учитывает переменные состояния само­го двигателя, ограничения и не направлен на оптимизацию процес­сов управления двигателя. Внешние ветровые возмущения приво­дят к необходимости резко изменять режим двигателя. При боль­ших ускорениях и замедлениях скорости вращения турбины, свя­занных с высокими скоростями перемещения РУД и изменениями расхода топлива может возникнуть помпаж, а на входе турбины температура может выйти за допустимые пределы. Наконец, при резком уменьшении подачи топлива двигатель может остановиться.

Применение цифровых вычислителей позволяет строить системы управления двигателем с учетом ограничений. Так как непосред­ственно тяга не измеряется, то управление двигателем сводится к построению программы изменения расхода топлива Ст, учитываю­щей ограничения, и стабилизации величины GT в случае, если ее значение, соответствующее заданной функции 6р(0, выходит за пределы допустимой.

Схема цифровой системы управления двигателем приведена на рис. 4.3, а. С помощью датчиков измеряются температура на входе и выходе компрессора, давление, скорость вращения турбины И Т. д.

Входным сигналом является заданная скорость лт°. В ЦВМ она сравнивается с текущим значением, и по сигналу разности форми­руется управление и, в которое кроме ошибки входит интеграл и производная. Затем управление сравнивается с допустимыми зна­чениями расхода топлива, рассчитываемыми по специальным под­программам.

Пример графика, определяющего допустимые значения расхода в функции углового ускорения вращения вала турбины для одно­вального двигателя показан на рис. 4.3, б.

Пусть ограничения дали ряд допустимых значений и

й~<С0. Тогда определим управление

м = тах (min (uf, u), aj). і і

Этот алгоритм, не обеспечивает строгого выполнения ограничений в любой момент времени; чтобы их обеспечить, необходимо допу­стимые значения параметров вычислять из зависимостей, получен­ных для установившихся режимов. Поэтому приходится вводить дополнительные «запасы», за счет коррекции допустимых значений переменных по результатам стендовых испытаний системы [22]. Однако даже с учетом этого обстоятельства система имеет высокие качественные характеристики — быстродействие и точность стаби­лизации режимов.