串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)在燃?xì)廨啓C(jī)燃油控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

2006年11月07日 14:59:57人氣：689來源：煙臺勾股通信技術(shù)有限公司

武漢沌口燃機(jī)電廠的燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)為美國GE公司生產(chǎn)的SPEEDTRONICTM MARK V系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了許多較*的技術(shù)，這包括三重冗余的十六位微處理機(jī)控制器，對于關(guān)鍵的控制和保護(hù)參數(shù)采用三取二冗余表決，以及軟件實現(xiàn)的故障容錯(SIFT)。系統(tǒng)中重要的控制和保護(hù)傳感器也都是三重冗余的，而且對于關(guān)鍵的開關(guān)信號輸出在繼電器節(jié)點級進(jìn)行表決，對其他的開關(guān)信號在邏輯級進(jìn)行表決，對于模擬控制信號則利用伺服閥的三個線圈進(jìn)行冗余控制。
燃?xì)廨啓C(jī)從點火啟動到加速、全速空載、并車后加載、解列而后降速直至熄焰都與燃油量的控制密切相關(guān)，另一方面，燃油量控制系統(tǒng)在整個燃機(jī)控制系統(tǒng)中也是十分重要和具有代表性的。

由于主燃油泵為正排量泵，燃油系統(tǒng)通過將主燃油泵泵出的多余燃油通過旁路閥送回泵的入口從而實現(xiàn)燃油流量的控制。這其中，燃油截止閥的控制信號為開關(guān)量，它的開閉取決于控制系統(tǒng)內(nèi)繼電器節(jié)點級進(jìn)行的三取二表決結(jié)果；旁路閥的開度由所設(shè)的位置傳感器LVDT來測量；流量分配器所設(shè)的三個轉(zhuǎn)速傳感器用來測量實際的燃油量，這三個轉(zhuǎn)速傳感器信號分別引入三個微處理器從而實現(xiàn)輸入信號的冗余。

其中燃油流量為被調(diào)量，控制系統(tǒng)綜合轉(zhuǎn)速、排氣溫度等因素給出的燃油量規(guī)定值FSR為目標(biāo)值，而引起燃油流量偏離目標(biāo)值的各種原因（如供給油壓變化、主燃油泵出力變化等）為擾動，調(diào)節(jié)燃油量的伺服閥為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，隨調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)動作而改變的盤路法位置就是調(diào)節(jié)量。

由此可以看出燃油量控制系統(tǒng)為一個串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它有兩個調(diào)節(jié)器和兩個閉回路控制。其中調(diào)節(jié)器1和調(diào)節(jié)對象1構(gòu)成的回路稱為副回路，調(diào)節(jié)器1稱為副調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)對象1（伺服閥和旁路閥）的輸出信號（旁路閥開度）為輔助被調(diào)量。由調(diào)節(jié)器2，副回路和調(diào)節(jié)對象2（流量分配器）所構(gòu)成的回路為主回路，調(diào)節(jié)器2為主調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)對象2的輸出信號（燃油流量）為主被調(diào)量。
因此，該燃油量調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有以下特點：
（1）對副回路所受到的擾動具有很強(qiáng)的克服能力。進(jìn)入副回路的擾動為λ1（可能為伺服閥的三個線圈中的某個線圈故障或旁路閥在某處卡澀等），主被調(diào)量對擾動λ1的響應(yīng)較慢，輔助被調(diào)量則相對較快。如果沒有副回路，擾動λ1的影響就需要由主被調(diào)量的變化通過主調(diào)節(jié)器來克服，而現(xiàn)在就可以由輔助被調(diào)量的變化通過副調(diào)節(jié)器來克服。
（2）由于副回路起了改善調(diào)節(jié)對象動態(tài)特性的作用，從而提高了整個系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。這是由于串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上區(qū)別于單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它用閉合的副回路取代原來的一部分對象，而由此副回路等效而成的調(diào)節(jié)對象，其比例帶和積分時間比單回路調(diào)節(jié)器的比例帶和積分時間更小，可見其調(diào)節(jié)品質(zhì)要比單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)有所改善。換句話說，盡管加入主回路中的各種擾動不包含在副回路中，但副回路起了使等效調(diào)節(jié)對象的時間常數(shù)和放大系數(shù)減小的作用，因而串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)在這些擾動下的調(diào)節(jié)品質(zhì)要優(yōu)于單回路系統(tǒng)。
綜上所述，燃?xì)廨啓C(jī)燃油量控制系統(tǒng)體現(xiàn)了三機(jī)冗余控制的特點，并且也是一個典型的串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，因而具有很好的調(diào)節(jié)品質(zhì)，實踐也證明其調(diào)節(jié)性能是比較優(yōu)異的。

關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)控制器繼電器轉(zhuǎn)速傳感器處理器

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