[发明专利]一种微型涡轮发动机分布式控制系统

说明书

技术领域

本发明属于微型涡轮发动机控制领域，具体涉及一种微型涡轮发动机分布式控制系统。

背景技术

工业现场控制随着通信、微处理器、微电子学等技术的进步而不断进步，20世纪80年代微处理器被嵌入到各种仪器设备中形成了分布式控制系统。这种分布式控制系统经历了若干发展阶段，从集散控制系统、现场总线控制系统到智能控制、维护、管理集成系统，控制单元日益智能化，控制的方式日益向多智能控制单元协同工作模式发展。分布式控制系统是分级递阶的控制系统，它的主要特点是集中管理和分散控制。通过功能分层、分散危险可以提高系统的可靠性和应用灵活性。

国内分布式控制的研究主要集中在大、中型商用发动机上，暂时未见有关微型涡轮发动机分布式控制的研究成果报道。事实上，微型涡轮发动机采用集中式控制，即所有的控制信号以及反馈信号都由一个控制器控制，导致控制器功能复杂，体积较大，接入的信号多且存在彼此影响干扰的现象。当控制器出现故障时，各执行机构不能自主作出调整，引起发动机运行故障乃至发生安全事故。

对于分布式控制系统的实际应用，《基于CAN总线的分布式发动机控制系统设计》(作者：王贵建哈尔滨工程大学)基于CAN总线构建了一个分布式控制系统，来控制4R90GZ/Y1斯特林热电供机组，证明了分布式控制系统的可靠性。近年对于微型涡轮发动机控制的研究有很多，基本都是利用高性能的ARM芯片设计的集中式控制器，例如《微型涡喷发动机电子控制器设计技术研究》(作者：谢伟南京航空航天大学，江苏南京，2013)。该种系统的控制器接入的传感器和执行机构的线缆较多，信号之间的相互影响，电路设计难度大。

发明内容

鉴于上述现有技术中存在的不足，本发明提供一种微型涡轮发动机分布式控制系统，将分布式控制思想应用于微型涡轮发动机控制系统，解决了集中控制模式下控制器接口复杂、可维护性差以及信号间互相干扰的问题。

本发明的技术方案是：一种微型涡轮发动机分布式控制系统，包括主控制器、多个子控制器和存储器，所述主控制器通过I²C总线与所述子控制器相连；所述存储器与所述主控制器相连，每个所述子控制器连接有一个执行机构或传感器，所述执行机构和所述传感器的另一端与微型涡轮发动机相连。

在另一些情况下，还包括上位机或遥控器，所述上位机与所述主控制器通过RS232进行通信连接，用于使主控制器产生控制发动机运行状态的PWM信号和控制发动机起停的信号。

优选的，所述执行机构为油泵、电机、点火器、起动阀和油阀。

优选的，所述传感器为温度传感器、转速传感器、流量传感器和/或推力传感器。

优选的，所述存储器为Flash存储芯片。

本发明的有益效果：1、将分布式控制思想应用于微型涡轮发动机控制系统，形成多控制器微型涡轮发动机控制系统，可控制复杂多样的装置，采集并分析发动机的多种参数，可主动对控制策略进行调整；2、利用Flash存储芯片可以存储发动机运行30min以上的数据量，方便了对发动机运行状况的离线分析；3、利用总线通信，减少了控制系统的线缆数量，降低了控制器的设计要求，同时，提高了控制系统的可靠性和实时性。

附图说明

图1为本发明实施例微型涡轮发动机分布式控制系统的架构图；

图2为本发明微型涡轮发动机分布式控制系统的又一实施例结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，微型涡轮发动机控制系统从左至右包括上位机或遥控器、主控制器、存储器、若干个独立的子控制器，每个子控制器后连接有执行机构或传感器，执行机构或传感器与微型涡轮发动机相连，存储器与主控制器双向相连，主控制器可以随时存取数据。主控制器与上位机通过RS232总线连接，用来控制主控制器的启停和产生PWM信号,且上位机可显示数据。主控制器和子控制器之间通过I²C总线连接。在一些实施方式中，也可以没有上位机或遥控器，而在主控制器上设置操作面板进行控制。执行机构通常包括油泵、电机、点火器、起动阀和油阀，传感器通常为温度传感器、转速传感器、流量传感器和推力传感器的至少一种。存储器通常为Flash芯片。