JPH0228802A - 制御装置 - Google Patents
制御装置Info
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- JPH0228802A JPH0228802A JP1109024A JP10902489A JPH0228802A JP H0228802 A JPH0228802 A JP H0228802A JP 1109024 A JP1109024 A JP 1109024A JP 10902489 A JP10902489 A JP 10902489A JP H0228802 A JPH0228802 A JP H0228802A
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- engine
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- predetermined
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/26—Control of fuel supply
- F02C9/28—Regulating systems responsive to plant or ambient parameters, e.g. temperature, pressure, rotor speed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2270/00—Control
- F05D2270/01—Purpose of the control system
- F05D2270/04—Purpose of the control system to control acceleration (u)
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2270/00—Control
- F05D2270/01—Purpose of the control system
- F05D2270/04—Purpose of the control system to control acceleration (u)
- F05D2270/044—Purpose of the control system to control acceleration (u) by making it as high as possible
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、ガスタービンエンジン、その他の機械やプロ
セスを制御する制御装置に関する。
セスを制御する制御装置に関する。
［従来の技術］
通常、ガスタービンエンジンの燃料制御は、適当なパラ
メータに基づいた閉ループ制御で行なわれる。ガスター
ビンエンジンの制御ループにおけるエンジンの運転とし
ては、例えば特定のエンジンの圧ツノ比、コンプレッサ
の回転数、排気ガスの温度のようなエンジン内の適当な
部分の温度、又は他の適当なエンジン運転パラメータが
挙げられる。ガスタービンエンジンの制御ループにおい
てはエンジン運転パラメータの制御値はスロットルの位
置、所定の制御スケジ、−−ル及びパラメータに割づい
て決定される。決定されたエンジン運転パラメータの算
出値は常に実際値と比較され、両者が一致するようにエ
ンジンの運転状態が制御される。
メータに基づいた閉ループ制御で行なわれる。ガスター
ビンエンジンの制御ループにおけるエンジンの運転とし
ては、例えば特定のエンジンの圧ツノ比、コンプレッサ
の回転数、排気ガスの温度のようなエンジン内の適当な
部分の温度、又は他の適当なエンジン運転パラメータが
挙げられる。ガスタービンエンジンの制御ループにおい
てはエンジン運転パラメータの制御値はスロットルの位
置、所定の制御スケジ、−−ル及びパラメータに割づい
て決定される。決定されたエンジン運転パラメータの算
出値は常に実際値と比較され、両者が一致するようにエ
ンジンの運転状態が制御される。
以下、このような、パラメータの算出値と実際値の差を
示す情報を差情報と呼ぶ。
示す情報を差情報と呼ぶ。
更に具体的には、操縦士がスロットルを操作する、スロ
ットルの操作位置が他の情報とともに制御装置に入力さ
れ、パラメータの新たな値が算出されて算出値と比較さ
れ、新たな算出値に応じて差情報が算出される。この差
情報をエンジンの動特性に応じて補正し、補正した差情
報が０となるようにエンジンの運転状態と変化させるた
めに必要な燃料流量変化量を示す制御流量を決定する。
ットルの操作位置が他の情報とともに制御装置に入力さ
れ、パラメータの新たな値が算出されて算出値と比較さ
れ、新たな算出値に応じて差情報が算出される。この差
情報をエンジンの動特性に応じて補正し、補正した差情
報が０となるようにエンジンの運転状態と変化させるた
めに必要な燃料流量変化量を示す制御流量を決定する。
エンジンが所定主パラメータに基づいて運転されている
とき、他のエンジン運転パラメータは前記の主パラメー
タの変動に応じて変動しているが、これらの値はそれぞ
れについて設定された設定値を越えてはならず、そのた
めの上限値制御ループによる上限値制御となる。
とき、他のエンジン運転パラメータは前記の主パラメー
タの変動に応じて変動しているが、これらの値はそれぞ
れについて設定された設定値を越えてはならず、そのた
めの上限値制御ループによる上限値制御となる。
例えば、２軸のガスタービンエンジンでは、高圧コンプ
レッサの回転数（Ｎ、）は所定基準値を越えてはならな
い。この最大値を、限界値と呼ぶ。
レッサの回転数（Ｎ、）は所定基準値を越えてはならな
い。この最大値を、限界値と呼ぶ。
従来技術では、限界値と実際値を常に算出し、その差情
報が前記補正手段によって補正されこの補正値に応じて
燃料流量の制御量が設定される。これも前述のように、
燃料流量の制御量は主パラメータに基づく第一制御ルー
プによって常に算出されている。これら二通りの方法で
算出された二つの燃料流量の制御ｍ＝つの値の低いほう
が選択され、エンジンの燃料流量の制御に使用される。
報が前記補正手段によって補正されこの補正値に応じて
燃料流量の制御量が設定される。これも前述のように、
燃料流量の制御量は主パラメータに基づく第一制御ルー
プによって常に算出されている。これら二通りの方法で
算出された二つの燃料流量の制御ｍ＝つの値の低いほう
が選択され、エンジンの燃料流量の制御に使用される。
エンジンが上限値より十分低い状態で運転されている間
は、上限値制御ループ内で算出される流量制御爪の値は
パラメータの実際値と算出値に基づく制御量の値よりも
はるかに大きいものとなる。
は、上限値制御ループ内で算出される流量制御爪の値は
パラメータの実際値と算出値に基づく制御量の値よりも
はるかに大きいものとなる。
このような状況では、エンジン運転パラメータの実際値
と算出値の差により流ｍ制御量の値が選択され、又、高
圧コンプレッサの回転数の値（Ｎ、）が限界値に近けれ
ば、上限値制御ループによる流ｍ制御量は、エンジン運
転パラメータの実際値と算出値の差に応じた流量制御ｍ
よりも小さくなり、上限値制御ループによる制御量がエ
ンジンの制御に用いられる。
と算出値の差により流ｍ制御量の値が選択され、又、高
圧コンプレッサの回転数の値（Ｎ、）が限界値に近けれ
ば、上限値制御ループによる流ｍ制御量は、エンジン運
転パラメータの実際値と算出値の差に応じた流量制御ｍ
よりも小さくなり、上限値制御ループによる制御量がエ
ンジンの制御に用いられる。
これらの制御の目的は、コンプレッサの回転数が限界値
をこえないように、燃料流量制御することによってエン
ジンの運転状態と制御することにある。しかしながら、
上記した方式によっては、すべてのエンジンを完全に制
御することは不可能であった。これは、正手段が常にエ
ンジンの加速度を定格最低限値よりも大きく保つように
設計されているのに対し、制御は限界値の付近でパラメ
ータが安定するように設定してエンジン作動さぜなけれ
ばならないことに起因するものである。
をこえないように、燃料流量制御することによってエン
ジンの運転状態と制御することにある。しかしながら、
上記した方式によっては、すべてのエンジンを完全に制
御することは不可能であった。これは、正手段が常にエ
ンジンの加速度を定格最低限値よりも大きく保つように
設計されているのに対し、制御は限界値の付近でパラメ
ータが安定するように設定してエンジン作動さぜなけれ
ばならないことに起因するものである。
従来の上限値制御ループ制御では、ある状況下において
は、コンプレッサの回転数が限界値を越えることを完全
に回避出来ないものとなっていた。
は、コンプレッサの回転数が限界値を越えることを完全
に回避出来ないものとなっていた。
そのため従来の上限値制御ループ制御では、高圧コンプ
レッサの回転速度の正手段は、状況によっては過渡的に
限界値を越えざるを得ないように設計されていた。この
限界値を越えた状態が短く、安全性に問題がなくてもエ
ンジンの点検を要求する危険信号が発生されてしまうこ
とになっていた。
レッサの回転速度の正手段は、状況によっては過渡的に
限界値を越えざるを得ないように設計されていた。この
限界値を越えた状態が短く、安全性に問題がなくてもエ
ンジンの点検を要求する危険信号が発生されてしまうこ
とになっていた。
［発明が解決しようとする問題点］
上記した従来のエンジンの制御機構では、エンジンの加
速度が定格通りで、かつ、飛行中ずっと限界値を越えず
に安定状態を限界線付近で保つエンジン制御は不可能で
あり、故に、これを可能にするエンノンの制御機構が望
まれてきた。
速度が定格通りで、かつ、飛行中ずっと限界値を越えず
に安定状態を限界線付近で保つエンジン制御は不可能で
あり、故に、これを可能にするエンノンの制御機構が望
まれてきた。
そこで、本発明の第一の目的は、改良された閉ループ式
の制御装置を提供することである。
の制御装置を提供することである。
本発明の第二の目的は、通常状況下では常にパラメータ
を限界値を越えさせずに、かつ、その付近で安定させる
こともできる閉ループを提供することである。
を限界値を越えさせずに、かつ、その付近で安定させる
こともできる閉ループを提供することである。
本発明の第三の目的は、パラメータの加速比を最低にせ
ずに、かつ、限界値を越えさせない機械用又はプロセス
用の閉ループを提供することである。
ずに、かつ、限界値を越えさせない機械用又はプロセス
用の閉ループを提供することである。
し問題を解決するための手段］
上記及び上記以外の目的を達成するために、本発明の第
一の構成によれば、所定の定常状態限界値以下の変動範
囲で変動し、制御対象の運転状態を示す所定のパラメー
タの実際値を測定する手段と、 パラメータの実際値と予め設定する上限値の差を検出し
、当該差を示す差情報を発生起する手段と、 前記所定のパラメータの実際値が前記上限値に達するま
での間前記上限値を前記上限値より小さい一定値に保持
する手段と、 前記所定のパラメータの実際値が前記上限値に達したこ
とを検出して前記上限値を所定の増加率で前記上限値に
対応する最大値まで増加させるとともに、前記所定のパ
ラメータの実際値が前記上限値にまで減少した場合に、
前記上限値を所定の減少率で前記一定値にまで減少させ
る手段とによって構成したことを特徴とする制御装置が
提供される。
一の構成によれば、所定の定常状態限界値以下の変動範
囲で変動し、制御対象の運転状態を示す所定のパラメー
タの実際値を測定する手段と、 パラメータの実際値と予め設定する上限値の差を検出し
、当該差を示す差情報を発生起する手段と、 前記所定のパラメータの実際値が前記上限値に達するま
での間前記上限値を前記上限値より小さい一定値に保持
する手段と、 前記所定のパラメータの実際値が前記上限値に達したこ
とを検出して前記上限値を所定の増加率で前記上限値に
対応する最大値まで増加させるとともに、前記所定のパ
ラメータの実際値が前記上限値にまで減少した場合に、
前記上限値を所定の減少率で前記一定値にまで減少させ
る手段とによって構成したことを特徴とする制御装置が
提供される。
前記情報を前記制御対象特性に合わせて補正して、該補
正値を０とするように制御対象を制御する手段を設ける
。また、前記差情報を発生ずる手段は複数の制御対象に
関して前記差情報を発生するように構成され、前記複数
の差情報を比較して最小値を選択する最小値選択手段と
、前記最小値に基づいて各制御対象の運転状態を制御す
る手段とを設けることも出来る。
正値を０とするように制御対象を制御する手段を設ける
。また、前記差情報を発生ずる手段は複数の制御対象に
関して前記差情報を発生するように構成され、前記複数
の差情報を比較して最小値を選択する最小値選択手段と
、前記最小値に基づいて各制御対象の運転状態を制御す
る手段とを設けることも出来る。
なお、前記制御対象がガスタービンエンジンである場合
、前記所定のパラメータにコンプレッサの回転数とする
ことが出来る。この場合、前記制御対象は高圧コンプレ
ッサと低圧コンプレッサを有し、前記所定のパラメータ
は高圧コンプレッサの回転数とする二軸ガスタービンエ
ンジンとすることが可能である。前記差情報を制御する
ガスタービンエンジンの動特性により補正して、該補正
値を０にするエンジンの燃料流量の変化量を算出する手
段と、燃料流量の変化量を含む複数の燃料流量の差情報
から、最小値を選択する最小値選択手段と、前記最小値
選択手段によって選択された最小値に基づいてエンジン
への燃料流ｍを制御する手段によって構成する。
、前記所定のパラメータにコンプレッサの回転数とする
ことが出来る。この場合、前記制御対象は高圧コンプレ
ッサと低圧コンプレッサを有し、前記所定のパラメータ
は高圧コンプレッサの回転数とする二軸ガスタービンエ
ンジンとすることが可能である。前記差情報を制御する
ガスタービンエンジンの動特性により補正して、該補正
値を０にするエンジンの燃料流量の変化量を算出する手
段と、燃料流量の変化量を含む複数の燃料流量の差情報
から、最小値を選択する最小値選択手段と、前記最小値
選択手段によって選択された最小値に基づいてエンジン
への燃料流ｍを制御する手段によって構成する。
本発明の第二の構成よれば、エンジンが作動してる間、
所定のエンジン運転の値を所定の限界値をこえないよう
エンジンを制御するエンジン制御ループにおいて、前記
所定のエンジン運転パラメータの実際値を検出、前記エ
ンジン運転パラメータの実際値と予め設定する上限値と
を比較して、前記エンジン運転パラメータと前記上限値
の差を示す差情報を発生し、前記エンジン運転パラメー
タの実際値が一定値に達するまで前記上限値を前記限界
値より小さい一定値に保持し、前記エンジン運転パラメ
ータの実際値が前記一定値に達したときに、前記上限値
を所定の増加率で上限値に対応する最大値に達するまで
増加させ、前記エンジン運転パラメータの実際値が前記
一定値より小さくなったときに、前記上限値を所定の減
少率で前記一定値まで減少させるようにしたことを特徴
とする制御方法が提供される。
所定のエンジン運転の値を所定の限界値をこえないよう
エンジンを制御するエンジン制御ループにおいて、前記
所定のエンジン運転パラメータの実際値を検出、前記エ
ンジン運転パラメータの実際値と予め設定する上限値と
を比較して、前記エンジン運転パラメータと前記上限値
の差を示す差情報を発生し、前記エンジン運転パラメー
タの実際値が一定値に達するまで前記上限値を前記限界
値より小さい一定値に保持し、前記エンジン運転パラメ
ータの実際値が前記一定値に達したときに、前記上限値
を所定の増加率で上限値に対応する最大値に達するまで
増加させ、前記エンジン運転パラメータの実際値が前記
一定値より小さくなったときに、前記上限値を所定の減
少率で前記一定値まで減少させるようにしたことを特徴
とする制御方法が提供される。
なお、前記の所定の増加率及び減少率は各々一定の値と
することが出来る。前記の一定の増加率と減少率は同じ
値である。制御するエンジンの動特性に応じてエンジン
運転パラメータについて算出された差情報を補正し、そ
の補正値を０にするエンジンの燃料流量の変化量を決定
する。 前記エンジンは、コンプレッサを有するガスタ
ービンエンジンであり、前記エンジン運転パラメータは
コンプレッサの回転数とすることが出来る。
することが出来る。前記の一定の増加率と減少率は同じ
値である。制御するエンジンの動特性に応じてエンジン
運転パラメータについて算出された差情報を補正し、そ
の補正値を０にするエンジンの燃料流量の変化量を決定
する。 前記エンジンは、コンプレッサを有するガスタ
ービンエンジンであり、前記エンジン運転パラメータは
コンプレッサの回転数とすることが出来る。
本発明の第三の構成によれば、所定のエンジン運転パラ
メータに基づく制御ループによる燃料流量の変化量を含
む複数の燃料流量制御パラメータが、各々異なったエン
ジン運転パラメータに基づいて発生され、前記制御パラ
メータのうちの最低値がエンジンへの燃料流量の変化量
の制御パラメータとして選択されるガスタービンエンジ
ンの制御装置において前記所定のエンジン運転パラメー
タの実際値と予め設定する上限値の差を決定し、該差を
表す差情報を発生し、前記エンジン運転パラメータの実
際値が前記一定値に達するまで上限値の値を、所定の限
界値よりも小さい一定に保持し、前記エンジン運転パラ
メータが前記一定値に達したときに、前記上限値を所定
の増加率で前記限界値に達するまで増大させ、前記エン
ジン運転パラメータの値が減少して前記一定値に達した
ときに、前記上限値を前記一定値に向かって所定の減少
率で減少さ（４−１前記燃料流量の変化量をガスタービ
ンエンジンの動特性により補正し、前記補正値を、０に
する燃料流量を制御するガスタービンエンジンの制御装
置が提供される。
メータに基づく制御ループによる燃料流量の変化量を含
む複数の燃料流量制御パラメータが、各々異なったエン
ジン運転パラメータに基づいて発生され、前記制御パラ
メータのうちの最低値がエンジンへの燃料流量の変化量
の制御パラメータとして選択されるガスタービンエンジ
ンの制御装置において前記所定のエンジン運転パラメー
タの実際値と予め設定する上限値の差を決定し、該差を
表す差情報を発生し、前記エンジン運転パラメータの実
際値が前記一定値に達するまで上限値の値を、所定の限
界値よりも小さい一定に保持し、前記エンジン運転パラ
メータが前記一定値に達したときに、前記上限値を所定
の増加率で前記限界値に達するまで増大させ、前記エン
ジン運転パラメータの値が減少して前記一定値に達した
ときに、前記上限値を前記一定値に向かって所定の減少
率で減少さ（４−１前記燃料流量の変化量をガスタービ
ンエンジンの動特性により補正し、前記補正値を、０に
する燃料流量を制御するガスタービンエンジンの制御装
置が提供される。
［実施例コ
以下、本発明による閉ループ制御装置の実施例を図面を
参照しながら説明する。尚、本発明による閉ループ制御
装置は、例えば、ユナイテッドテクノロジーズ コーポ
レーションのプラント・アンド・ホイトニー デビジョ
ンにより製造されたＦＷ４０００二軸ターボガスタービ
ンエンジンに適用される。
参照しながら説明する。尚、本発明による閉ループ制御
装置は、例えば、ユナイテッドテクノロジーズ コーポ
レーションのプラント・アンド・ホイトニー デビジョ
ンにより製造されたＦＷ４０００二軸ターボガスタービ
ンエンジンに適用される。
第１図において参照記号ｌＯは、エンジン１０は、シャ
フトを通じて低圧タービン１４に連結された低圧コンプ
レッサ１２を含み、又高圧タービン１８にシャフトで連
結された高圧コンプレッサ１６、そして高圧コンプレッ
サと高圧タービンに隠されたバーナ一部分も含まれる。
フトを通じて低圧タービン１４に連結された低圧コンプ
レッサ１２を含み、又高圧タービン１８にシャフトで連
結された高圧コンプレッサ１６、そして高圧コンプレッ
サと高圧タービンに隠されたバーナ一部分も含まれる。
燃料ノズル２２から噴出された燃料の大部分は、バーナ
一部２０のバーナー２４に至る。ノズル２２に達した燃
料はバルブ２６でせき止められる。
一部２０のバーナー２４に至る。ノズル２２に達した燃
料はバルブ２６でせき止められる。
電子エンジン制御により、自動的にエンジンの運転が制
御される。例えば燃料流量を、操縦士の動かずスロット
ルの位置や、様々な航空機もしくはエンジンの種々のパ
ラメータの相関関係により変化させるのである。−例と
して、安定状態では燃料流量の制御はエンジンの空気入
口の圧力と空気出口の圧力の比を表す総圧比に基づいて
なされ、加速状態では高圧コンプレッサの回転数の変化
率である導関数に基づいて行われる。燃料流量の制御ｍ
は、連続的に上記の複数の方法で算出されている。
御される。例えば燃料流量を、操縦士の動かずスロット
ルの位置や、様々な航空機もしくはエンジンの種々のパ
ラメータの相関関係により変化させるのである。−例と
して、安定状態では燃料流量の制御はエンジンの空気入
口の圧力と空気出口の圧力の比を表す総圧比に基づいて
なされ、加速状態では高圧コンプレッサの回転数の変化
率である導関数に基づいて行われる。燃料流量の制御ｍ
は、連続的に上記の複数の方法で算出されている。
これらの制御ｍの大きさは、各々の方法で算出されたパ
ラメータの算出値と、実際にエンジンの運転状態を決定
しているパラメータの実際値の差を表す。
ラメータの算出値と、実際にエンジンの運転状態を決定
しているパラメータの実際値の差を表す。
言に換えれば、各制御値に大きさは、各制御値を減少さ
せて０にするための燃料流量の変化量を示すものである
。
せて０にするための燃料流量の変化量を示すものである
。
第１図において、定常状態での、エンジンの圧力比に基
づいた燃料流量の制御量をＥ ｓ ｓで示す。
づいた燃料流量の制御量をＥ ｓ ｓで示す。
また加速状態では燃料流量の制御量は高圧コンプレッサ
の回転数により算出され、ＥＡで示される。
の回転数により算出され、ＥＡで示される。
これら二つの制御量は、高圧コンプレッサの回転数Ｎ、
に基づいて、閉ループで算出された燃料流量の制御量Ｅ
７と共に最小値選択ゲート２８に送られ、この最小値選
択ゲート２８によってこれらの制御量のうちの最低値が
選択される。最低値は、以下、Ｅ ｔ、ｏｗは積分器３
０に送られ、Ｗｒで表される適切な燃料流量に変換され
燃料バルブ２６に送られる。
に基づいて、閉ループで算出された燃料流量の制御量Ｅ
７と共に最小値選択ゲート２８に送られ、この最小値選
択ゲート２８によってこれらの制御量のうちの最低値が
選択される。最低値は、以下、Ｅ ｔ、ｏｗは積分器３
０に送られ、Ｗｒで表される適切な燃料流量に変換され
燃料バルブ２６に送られる。
スロットルが操作され、現在の状態と十分界なる新たな
定常状態になるまで加速すると、最初に定常状態の燃料
流量制御量Ｅｓｓが、加速状態燃料流量制御ＭＥＡより
大きくなる。この状態では加速状態燃料流量制御ＭＥＡ
がエンジン燃料流ｉｆ１ｗｐの制御に用いられる。そし
て定常状態に近付くにつれ、定常状態燃料流量制御ｍ
Ｅ ｓ ｓが減少して加速状態燃料流量制御量より小さ
くなり、従って、この状態では、定常状態燃料流ｍＷＦ
の制御に用いられる。なお、閉ループで算出された燃料
流量制御量Ｅ７が両者より小さいときは、制御１１Ｅア
が燃料流４しの制御に用いられる。この例では、高圧コ
ンプレッサの回転数Ｎ、は、エンジンが定常状態燃料流
量制御量Ｅｓｓまたは加速状態燃料流量制御ｆｉＡによ
り制御されているときはエンジンの運転状態に応じて自
由に変動しているが、コンプレッサの回転数Ｎ、は所定
の限界値以下に維持する必要がある。第２図では、直線
Ａで回転数の限界値Ｘ （ｒ、ｐ、ｍ）として示される
。
定常状態になるまで加速すると、最初に定常状態の燃料
流量制御量Ｅｓｓが、加速状態燃料流量制御ＭＥＡより
大きくなる。この状態では加速状態燃料流量制御ＭＥＡ
がエンジン燃料流ｉｆ１ｗｐの制御に用いられる。そし
て定常状態に近付くにつれ、定常状態燃料流量制御ｍ
Ｅ ｓ ｓが減少して加速状態燃料流量制御量より小さ
くなり、従って、この状態では、定常状態燃料流ｍＷＦ
の制御に用いられる。なお、閉ループで算出された燃料
流量制御量Ｅ７が両者より小さいときは、制御１１Ｅア
が燃料流４しの制御に用いられる。この例では、高圧コ
ンプレッサの回転数Ｎ、は、エンジンが定常状態燃料流
量制御量Ｅｓｓまたは加速状態燃料流量制御ｆｉＡによ
り制御されているときはエンジンの運転状態に応じて自
由に変動しているが、コンプレッサの回転数Ｎ、は所定
の限界値以下に維持する必要がある。第２図では、直線
Ａで回転数の限界値Ｘ （ｒ、ｐ、ｍ）として示される
。
ＰＷ−４０００のようなターボエンジンではＸ−１００
００（ｒ、ｐ、ｍ）であり、エンジンの過渡運転状態に
おけるコンプレッサの回転数の過渡設定値がＹて表され
ている。第２図に示すように、過渡設定値Ｙはコンプレ
ッサの回転数Ｎ、の限界値ＸよりＲだけ小さい。ＦＷ−
４０００ではＲ＝３５ （ｒ、ｐｍ）第１図に示すよう
に、この閉ループ３２で示されており、上限値制御ルー
プを構成している。閉ループ３２では、コンパレータ３
４に高圧コンプレッサの回転数Ｎ、の値３６が供給され
る。高圧コンプレッサの回転数Ｎ、の値が設定値Ｙより
大きければ、”ｔｒｕｅ”信号３５がスイッチ３８に送
られ、そうでなければ”ｆａｌｓｅ”信号がスイッチ３
８に送られる。”ｔｒｕｅ”ならば、スイッチ出力４０
の値は１．’ｆａｌｓｅ”ならば０になる。
００（ｒ、ｐ、ｍ）であり、エンジンの過渡運転状態に
おけるコンプレッサの回転数の過渡設定値がＹて表され
ている。第２図に示すように、過渡設定値Ｙはコンプレ
ッサの回転数Ｎ、の限界値ＸよりＲだけ小さい。ＦＷ−
４０００ではＲ＝３５ （ｒ、ｐｍ）第１図に示すよう
に、この閉ループ３２で示されており、上限値制御ルー
プを構成している。閉ループ３２では、コンパレータ３
４に高圧コンプレッサの回転数Ｎ、の値３６が供給され
る。高圧コンプレッサの回転数Ｎ、の値が設定値Ｙより
大きければ、”ｔｒｕｅ”信号３５がスイッチ３８に送
られ、そうでなければ”ｆａｌｓｅ”信号がスイッチ３
８に送られる。”ｔｒｕｅ”ならば、スイッチ出力４０
の値は１．’ｆａｌｓｅ”ならば０になる。
出力４０は、乗算器４４でＲ倍され、出力４２となり、
その値０またはＲが、レートリミック４８に入力される
。なお、乗算器の出力４２の値は瞬時にＯとＲ間で変化
するものとする。シー１−ミリツタの入力４２が０から
Ｒに変わった時点で、その出力４６の入力値が０だった
場合、出力値４６は所定の比率で増加する。レートミリ
ツタの出力値４６がＲに対応な最大値に達した場合、入
力値４２が変わらない限り一定に保持される。また、出
力値４６が０以外の値のときに、入力値４２がＲから０
に戻った場合、レートミリツタ４８は即座に出力値４６
を所定の割合で減少させ、０にもどす。入力値４２がＲ
に戻ると出力値４６も前記のように増加を始める。ＰＷ
−４０００では減少率、増加率共に１１ 、５ （ｒ、
ｐ、ｍ）を用いている。
その値０またはＲが、レートリミック４８に入力される
。なお、乗算器の出力４２の値は瞬時にＯとＲ間で変化
するものとする。シー１−ミリツタの入力４２が０から
Ｒに変わった時点で、その出力４６の入力値が０だった
場合、出力値４６は所定の比率で増加する。レートミリ
ツタの出力値４６がＲに対応な最大値に達した場合、入
力値４２が変わらない限り一定に保持される。また、出
力値４６が０以外の値のときに、入力値４２がＲから０
に戻った場合、レートミリツタ４８は即座に出力値４６
を所定の割合で減少させ、０にもどす。入力値４２がＲ
に戻ると出力値４６も前記のように増加を始める。ＰＷ
−４０００では減少率、増加率共に１１ 、５ （ｒ、
ｐ、ｍ）を用いている。
設定値Ｙは、加算器５２へ、レートミリツタの出力４６
と共に入力される。
と共に入力される。
加算器５２の出力５４は、閉ループ３２の演算の間高圧
コンプレノザの回転数Ｎ、の上限値を表す。過渡上限値
５４と高圧コンプレッサの回転数の実際値Ｎ２の差は減
算器５６で算出され、その出力ＮＩ：Ｔは高圧コンプレ
ッサの回転数の差情報を示す。
コンプレノザの回転数Ｎ、の上限値を表す。過渡上限値
５４と高圧コンプレッサの回転数の実際値Ｎ２の差は減
算器５６で算出され、その出力ＮＩ：Ｔは高圧コンプレ
ッサの回転数の差情報を示す。
補正回路５８は、出力値ＮＥＴをエンジンの動特性に応
じて補正して、燃料流量制御値ＥＴに発生ずる制御値Ｅ
７は、エンジンの燃料流量制御に用いられると、コンプ
レッサの回転数がこれにつれて変化して制御ｆｆ１Ｅア
が０となる。
じて補正して、燃料流量制御値ＥＴに発生ずる制御値Ｅ
７は、エンジンの燃料流量制御に用いられると、コンプ
レッサの回転数がこれにつれて変化して制御ｆｆ１Ｅア
が０となる。
図示のように、閉ループによる流量の制御ｆｆ１Ｅ７は
ＥＳＳ ＥＡ七各々比較され、そのうちの最小値が、
最小値選択ゲート２８で選択される。
ＥＳＳ ＥＡ七各々比較され、そのうちの最小値が、
最小値選択ゲート２８で選択される。
このようにして、高圧コンプレッサの回転数が安定状態
や加速度のみに基づいて制御され限界値を越える、とい
う事態が回避されているのである。
や加速度のみに基づいて制御され限界値を越える、とい
う事態が回避されているのである。
閉ループ３２の動作を第２図により説明する。
曲線りは従来技術による高圧コンプレッサの回転数Ｎ、
を表ず。従来技術では、閉ループによる制御値、連続的
にコンプレッサの回転数の実際値と限界値Ｘの比較によ
ってのみ算出されていた。故に、従来技術の項で述べた
ように、エンジンの動特性にかかわらず、コンプレッサ
の回転速度が、限界値を越えてしまっていた。
を表ず。従来技術では、閉ループによる制御値、連続的
にコンプレッサの回転数の実際値と限界値Ｘの比較によ
ってのみ算出されていた。故に、従来技術の項で述べた
ように、エンジンの動特性にかかわらず、コンプレッサ
の回転速度が、限界値を越えてしまっていた。
曲線Ｃは、本発明の制御による同じエンジンの同じ状況
で同じ値に収束するコンプレッサの回転速度を表したも
のである。点線Ｂは、過渡上限値を表す。曲線の左端を
時間０に定めるとＮ２が過渡固定値に達する時間ａまで
は、過渡上限値は過渡固定値に保たれ、時間ａになると
レートミリツタ４８は、前述の機構どうりにＲの値を受
信し、過渡上限値が値Ｘに達するか、またはコンプレッ
サの回転速度Ｎ、がＹに達するまでは増加させる。
で同じ値に収束するコンプレッサの回転速度を表したも
のである。点線Ｂは、過渡上限値を表す。曲線の左端を
時間０に定めるとＮ２が過渡固定値に達する時間ａまで
は、過渡上限値は過渡固定値に保たれ、時間ａになると
レートミリツタ４８は、前述の機構どうりにＲの値を受
信し、過渡上限値が値Ｘに達するか、またはコンプレッ
サの回転速度Ｎ、がＹに達するまでは増加させる。
図２の例では、時間ＣでＮ、がＹに達しているが、場合
によっては、過渡上限値がＸに達する以前に（例えば図
２のｂ点）Ｎ、がＹに達するかも知れない。いずれにせ
よ、Ｎ、の値がＹより小さくなりしだい、レートミリツ
タの出力は、値が０になるか、またはコンプレッサの値
がＯになるまで減少する。
によっては、過渡上限値がＸに達する以前に（例えば図
２のｂ点）Ｎ、がＹに達するかも知れない。いずれにせ
よ、Ｎ、の値がＹより小さくなりしだい、レートミリツ
タの出力は、値が０になるか、またはコンプレッサの値
がＯになるまで減少する。
この例では、過渡上限値は同じ一定値で増加、減少して
いるが、違う値でも、一定値でなくても、全く構わない
。
いるが、違う値でも、一定値でなくても、全く構わない
。
また、本発明は、取りうる値に制限があるパラメータを
制御するためには、どんなパラメータにも有用であり、
また、本発明の閉ループは、総てのプロセスや装置等の
制御に有用である。
制御するためには、どんなパラメータにも有用であり、
また、本発明の閉ループは、総てのプロセスや装置等の
制御に有用である。
第１図は、本発明の好適実施例による制御装置のブロッ
ク図、 第２図は、在来技術と本発明での制御過程を比較して示
すグラフである。 ＩＯｌ、 エンジン Ｉ２ 、低圧コンプレッサ １６ 、 低圧タービン １８、、、高圧タービン ２００．バーナ一部 ２２、、、燃料ノズル ２４゜ ２６゜ ２８゜ ３０゜ ３２゜ ３４゜ ３５゜ ３８゜ ４０゜ ４４゜ ４６゜ ４８゜ ５２゜ ５４゜ バーナー 。バルブ 最低値選択ゲート 積分器 、閉ループ部 コンパレータ 、コンパレータ出力 、スイッチ 、スイッチ出力 乗算器出力 乗算器 レートミリツタ出力 、レートミリツタ 加算器 、加算器出力 、減算器 、補正回路
ク図、 第２図は、在来技術と本発明での制御過程を比較して示
すグラフである。 ＩＯｌ、 エンジン Ｉ２ 、低圧コンプレッサ １６ 、 低圧タービン １８、、、高圧タービン ２００．バーナ一部 ２２、、、燃料ノズル ２４゜ ２６゜ ２８゜ ３０゜ ３２゜ ３４゜ ３５゜ ３８゜ ４０゜ ４４゜ ４６゜ ４８゜ ５２゜ ５４゜ バーナー 。バルブ 最低値選択ゲート 積分器 、閉ループ部 コンパレータ 、コンパレータ出力 、スイッチ 、スイッチ出力 乗算器出力 乗算器 レートミリツタ出力 、レートミリツタ 加算器 、加算器出力 、減算器 、補正回路
Claims (13)
- （１）所定の定常状態限界値以下の変動範囲で変動し、
制御対象の運転状態を示す所定のパラメータの実際値を
測定する手段と、 パラメータの実際値と予め設定する上限値の差を検出し
、当該差を示す差情報を発生起する手段と、 前記所定のパラメータの実際値が前記上限値に達するま
での間前記上限値を前記上限値より小さい一定値に保持
する手段と、 前記所定のパラメータの実際値が前記上限値に達したこ
とを検出して前記上限値を所定の増加率で前記上限値に
対応する最大値まで増加させるとともに、前記所定のパ
ラメータの実際値が前記上限値にまで減少した場合に、
前記上限値を所定の減少率で前記一定値にまで減少させ
る手段とによって構成したことを特徴とする制御装置。 - （２）前記情報を前記制御対象特性に合わせて補正して
、該補正値を０とするように制御対象を制御する手段を
設けたことを特徴とする請求項第１項記載の制御装置。 - （３）前記差情報を発生する手段は複数の制御対象に関
して前記差情報を発生するように構成され、前記複数の
差情報を比較して最小値を選択する最小値選択手段と、
前記最小値に基づいて各制御対象の運転状態を制御する
手段とを設けたことを特徴とする請求項第１項記載の制
御装置。 - （４）前記制御対象がガスタービンエンジンであり、前
記所定のパラメータにコンプレッサの回転数である請求
項第１項乃至第３項のいずれかに記載の制御装置。 - （５）前記制御対象は高圧コンプレッサと低圧コンプレ
ッサを有し、前記所定のパラメータは高圧コンプレッサ
の回転数とする二軸ガスタービンエンジンである請求項
第１項乃至第３項のいずれかに記載の制御装置。 - （６）前記差情報を制御するガスタービンエンジンの動
特性により補正して、該補正値を０にするエンジンの燃
料流量の変化量を算出する手段と、燃料流量の変化量を
含む複数の燃料流量の差情報から、最小値を選択する最
小値選択手段と、前記最小値選択手段によって選択され
た最小値に基づいてエンジンへの燃料流量を制御する手
段によって構成したことを特徴とする請求項第４項記載
の制御装置。 - （７）エンジンが作動してる間、所定のエンジン運転の
値を所定の限界値をこえないようエンジンを制御するエ
ンジン制御ループにおいて、前記所定のエンジン運転パ
ラメータの実際値を検出、前記エンジン運転パラメータ
の実際値と予め設定する上限値とを比較して、前記エン
ジン運転パラメータと前記上限値の差を示す差情報を発
生し、前記エンジン運転パラメータの実際値が一定値に
達するまで前記上限値を前記限界値より小さい一定値に
保持し、前記エンジン運転パラメータの実際値が前記一
定値に達したときに、前記上限値を所定の増加率で上限
値に対応する最大値に達するまで増加させ、前記エンジ
ン運転パラメータの実際値が前記一定値より小さくなっ
たときに、前記上限値を所定の減少率で前記一定値まで
減少させるようにしたことを特徴とする制御方法。 - （８）前記の所定の増加率及び減少率は各々一定の値で
ある請求項第７項記載の制御方法。 - （９）前記の一定の増加率と減少率は同じ値である請求
項第８項記載の制御方法。 - （１０）制御するエンジンの動特性に応じてエンジン運
転パラメータについて算出された差情報を補正し、その
補正値を０にするエンジンの燃料流量の変化量を決定す
るようにした請求項第７項乃至第９項のいずれかに記載
の制御方法。 - （１１）前記エンジンは、コンプレッサを有するガスタ
ービンエンジンであり、前記エンジン運転パラメータは
コンプレッサの回転数である請求項第７項記載の制御方
法。 - （１２）所定のエンジン運転パラメータに基づく制御ル
ープによる燃料流量の変化量を含む複数の燃料流量制御
パラメータが、各々異なったエンジン運転パラメータに
基づいて発生され、前記制御パラメータのうちの最低値
がエンジンへの燃料流量の変化量の制御パラメータとし
て選択されるガスタービンエンジンの制御装置において
前記所定のエンジン運転パラメータの実際値と予め設定
する上限値の差を決定し、該差を表す差情報を発生し、
前記エンジン運転パラメータの実際値が前記一定値に達
するまで上限値の値を、所定の限界値よりも小さい一定
に保持し、前記エンジン運転パラメータが前記一定値に
達したときに、前記上限値を所定の増加率で前記限界値
に達するまで増大させ、前記エンジン運転パラメータの
値が減少して前記一定値に達したときに、前記上限値を
前記一定値に向かって所定の減少率で減少させ、前記燃
料流量の変化量をガスタービンエンジンの動特性により
補正し、前記補正値を、０にする燃料流量を制御するガ
スタービンエンジンの制御装置。 - （１３）前記エンジン運転パラメータがエンジンのコン
プレッサの回転数である請求項第１２項記載の制御方法
。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US188,590 | 1988-04-29 | ||
| US07/188,590 US4845943A (en) | 1988-04-29 | 1988-04-29 | Control method for topping loop |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0228802A true JPH0228802A (ja) | 1990-01-30 |
Family
ID=22693784
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1107131A Expired - Lifetime JP2781407B2 (ja) | 1988-04-29 | 1989-04-26 | 制御装置 |
| JP1109024A Pending JPH0228802A (ja) | 1988-04-29 | 1989-04-27 | 制御装置 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1107131A Expired - Lifetime JP2781407B2 (ja) | 1988-04-29 | 1989-04-26 | 制御装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4845943A (ja) |
| JP (2) | JP2781407B2 (ja) |
| FR (1) | FR2630780B1 (ja) |
| GB (1) | GB2217875B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001263094A (ja) * | 2000-03-15 | 2001-09-26 | Honda Motor Co Ltd | 航空機用ガスタービン・エンジンの制御装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8730187D0 (en) * | 1987-12-24 | 1988-02-03 | Rolls Royce Plc | Overspeed limiter for gas turbine aeroengine |
| GB8800904D0 (en) * | 1988-01-15 | 1988-02-17 | Rolls Royce Plc | Fuel control system |
| US6321525B1 (en) | 2000-02-03 | 2001-11-27 | Rolls-Royce Corporation | Overspeed detection techniques for gas turbine engine |
| US11293353B2 (en) * | 2017-05-31 | 2022-04-05 | Raytheon Technologies Corporation | Transient control to extend part life in gas turbine engine |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1520882A (en) * | 1974-07-24 | 1978-08-09 | Lucas Industries Ltd | Electronic fuel control for a gas turbine engine |
| US4188781A (en) * | 1978-04-25 | 1980-02-19 | General Electric Company | Non-linear dual mode regulator circuit |
| US4337615A (en) * | 1979-03-21 | 1982-07-06 | The Garrett Corporation | Gas turbine fuel control system |
| GB2059631B (en) * | 1979-09-21 | 1983-09-07 | Lucas Industries Ltd | Gas turbine engine fuel control system |
| CA1149909A (en) * | 1979-09-21 | 1983-07-12 | Robert G. Burrage | Gas turbine engine fuel control system |
| GB2088961B (en) * | 1980-11-26 | 1984-06-13 | Rolls Royce | Fuel control system for a gas turbine engine |
| US4543782A (en) * | 1982-05-21 | 1985-10-01 | Lucas Industries | Gas turbine engine fuel control systems |
| JP5032886B2 (ja) | 2007-05-18 | 2012-09-26 | 住友ゴム工業株式会社 | タイヤのラジアルランナウト評価データの作成方法 |
-
1988
- 1988-04-29 US US07/188,590 patent/US4845943A/en not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-04-12 GB GB8908190A patent/GB2217875B/en not_active Expired
- 1989-04-26 JP JP1107131A patent/JP2781407B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1989-04-26 FR FR898905550A patent/FR2630780B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1989-04-27 JP JP1109024A patent/JPH0228802A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001263094A (ja) * | 2000-03-15 | 2001-09-26 | Honda Motor Co Ltd | 航空機用ガスタービン・エンジンの制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2630780A1 (fr) | 1989-11-03 |
| GB2217875B (en) | 1992-08-26 |
| FR2630780B1 (fr) | 1992-11-27 |
| GB8908190D0 (en) | 1989-05-24 |
| JPH0211835A (ja) | 1990-01-16 |
| US4845943A (en) | 1989-07-11 |
| GB2217875A (en) | 1989-11-01 |
| JP2781407B2 (ja) | 1998-07-30 |
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