專(zhuān)利名稱(chēng)：不基于模型控制逆向旋轉(zhuǎn)開(kāi)式轉(zhuǎn)子燃?xì)廨啓C(jī)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及不基于模型控制逆向旋轉(zhuǎn)開(kāi)式轉(zhuǎn)子燃?xì)廨啓C(jī)的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
本公開(kāi)涉及逆向旋轉(zhuǎn)開(kāi)式轉(zhuǎn)子(CROR)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，并且更具體而言，涉及用于這樣的CROR燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其利用機(jī)械地聯(lián)接兩個(gè)逆向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的差速齒輪箱。當(dāng)CROR發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)逆向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子被差速齒輪箱調(diào)節(jié)時(shí)，引起控制挑戰(zhàn)，因?yàn)閮蓚€(gè)轉(zhuǎn)子速度針對(duì)給定的輸入扭矩而耦合。本公開(kāi)提供處理這樣的問(wèn)題和關(guān)系的控制方案。

發(fā)明內(nèi)容
本公開(kāi)提供一種用于開(kāi)式轉(zhuǎn)子控制的簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠且系統(tǒng)性的方案，其具有差速齒輪箱。當(dāng)CROR發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)逆向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子被差速齒輪箱調(diào)節(jié)時(shí)，兩個(gè)轉(zhuǎn)子速度針對(duì)給定的輸入扭矩而耦合。本公開(kāi)提供的方案通過(guò)將原始的單獨(dú)的執(zhí)行器輸入和速度輸出變換成差量(differential)&平均輸入和輸出而在數(shù)學(xué)上對(duì)這兩個(gè)轉(zhuǎn)子解耦。因?yàn)檠b置的新形成的控制系統(tǒng)表示具有解耦輸入/輸出`映射，所以由此可應(yīng)用簡(jiǎn)單的SISO控制。此外，目前的控制方案允許在雙發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)載工具上的四個(gè)轉(zhuǎn)子之間有簡(jiǎn)單且非常協(xié)調(diào)的速度相同步。根據(jù)本公開(kāi)，一種逆向旋轉(zhuǎn)開(kāi)式轉(zhuǎn)子燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括:前部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子，其包括多個(gè)前部轉(zhuǎn)子葉片，并且包括用于設(shè)定多個(gè)前部轉(zhuǎn)子葉片的葉片槳距角的前部轉(zhuǎn)子角度執(zhí)行器；后部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子，其包括多個(gè)后部轉(zhuǎn)子葉片，并且包括用于設(shè)定多個(gè)后部轉(zhuǎn)子葉片的葉片槳距角的后部轉(zhuǎn)子角度執(zhí)行器；差速齒輪箱，其機(jī)械地聯(lián)接在前部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子和后部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子之間，使得相應(yīng)的前部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子和后部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子速度針對(duì)給定的輸入扭矩而耦合；燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其驅(qū)動(dòng)差速齒輪箱，并且包括用于設(shè)定通往燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料流量的燃料執(zhí)行器；以及開(kāi)式轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)，其包括:電連接到前部轉(zhuǎn)子角度執(zhí)行器上的前部轉(zhuǎn)子葉片槳距角命令(BetaF)、電連接到后部轉(zhuǎn)子角度執(zhí)行器上的后部轉(zhuǎn)子葉片槳距角命令(BetaA)、電連接到燃料執(zhí)行器上的燃料流量命令(Wf)、前部轉(zhuǎn)子速度反饋信號(hào)(Nf)、后部轉(zhuǎn)子速度反饋信號(hào)(Na)和發(fā)動(dòng)機(jī)壓力度量反饋信號(hào)(EPR);其中，開(kāi)式轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)可包括控制算法，該控制算法在數(shù)學(xué)上將前部轉(zhuǎn)子速度基準(zhǔn)信號(hào)(NfR)和后部轉(zhuǎn)子速度基準(zhǔn)信號(hào)(NaR)解耦成差速基準(zhǔn)信號(hào)(NdR)和平均速度基準(zhǔn)信號(hào)(NcR)，并且將前部轉(zhuǎn)子速度反饋信號(hào)(Nf)和后部轉(zhuǎn)子速度反饋信號(hào)(Na)解耦成差速反饋信號(hào)(Nd)和平均速度反饋信號(hào)(Ne)，并且在數(shù)學(xué)上將前部葉片槳距角命令(BetaF)和后部轉(zhuǎn)子葉片槳距角命令(BetaA)解稱(chēng)成差量葉片槳距角命令(BetaD)和平均葉片槳距角命令(BetaC)。在更詳細(xì)的實(shí)施例中，開(kāi)式轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)可包括:差速調(diào)整器，其具有為差速反饋信號(hào)(Nd)的輸入和為差量葉片槳距角命令(BetaD)的輸出；以及平均速度調(diào)整器，其具有為平均速度反饋信號(hào)(Ne)的輸入和為平均葉片槳距角命令(BetaC)的輸出。在另一個(gè)詳細(xì)實(shí)施例中，開(kāi)式轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)可將差量葉片槳距角命令(BetaD)和平均葉片槳距角命令(BetaC)轉(zhuǎn)換成前部轉(zhuǎn)子角度葉片槳距角命令(BetaF)和后部轉(zhuǎn)子葉片槳距角命令(BetaA)。在實(shí)施例中，差速調(diào)整器和平均速度調(diào)整器可為單輸入-單輸出(SISO)調(diào)整器，并且開(kāi)式轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)可進(jìn)一步包括定位在前部轉(zhuǎn)子相輸出信號(hào)和后部轉(zhuǎn)子相輸出信號(hào)和通往差速調(diào)整器和平均速度調(diào)整器中的一個(gè)或多個(gè)的輸入信號(hào)之間的速度相同步控制結(jié)構(gòu)。在實(shí)施例中，開(kāi)式轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)的控制算法可將燃料流量對(duì)轉(zhuǎn)子速度的影響看作已知干擾，并且該影響被平均速度調(diào)整器排除。根據(jù)本公開(kāi)，一種逆向旋轉(zhuǎn)開(kāi)式轉(zhuǎn)子燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括:前部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子，其包括多個(gè)前部轉(zhuǎn)子葉片，并且包括用于設(shè)定多個(gè)前部轉(zhuǎn)子葉片的葉片槳距角的前部轉(zhuǎn)子角度執(zhí)行器；后部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子，其包括多個(gè)后部轉(zhuǎn)子葉片，并且包括用于設(shè)定多個(gè)后部轉(zhuǎn)子葉片的葉片槳距角的后部轉(zhuǎn)子角度執(zhí)行器；差速齒輪箱，其機(jī)械地聯(lián)接在前部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子和后部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子之間，使得相應(yīng)的前部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子和后部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子速度針對(duì)給定的輸入扭矩而耦合；以及開(kāi)式轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)，其包括分別電聯(lián)接到前部轉(zhuǎn)子角度執(zhí)行器和后部轉(zhuǎn)子角度執(zhí)行器上的前部輸出信號(hào)和后部輸出信號(hào)，并且接收前部反饋輸入信號(hào)和后部反饋輸入信號(hào)；其中，開(kāi)式轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)可包括控制算法，該控制算法在數(shù)學(xué)上將前部輸出信號(hào)和后部輸出信號(hào)解耦成差量輸出信號(hào)和平均輸出信號(hào)，并且在數(shù)學(xué)上將前部反饋輸入信號(hào)和后部反饋輸入信號(hào)解耦成差量反饋輸入信號(hào)和平均反饋輸入信號(hào)。在更詳細(xì)的實(shí)施例中，開(kāi)式轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)可包括單輸入-單輸出(SISO)調(diào)整器，該單輸入-單輸出(SISO)調(diào)整器分別接收差量反饋輸入信號(hào)和平均反饋輸入信號(hào)，并且輸出差量輸出信號(hào)和平均輸出信號(hào)。另外，根據(jù)本公開(kāi)，公開(kāi)一種用于控制逆向旋轉(zhuǎn)開(kāi)式轉(zhuǎn)子燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，其中，逆向旋轉(zhuǎn)開(kāi)式轉(zhuǎn)子燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括:(a)前部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子，其包括多個(gè)前部轉(zhuǎn)子葉片，并且包括用于設(shè)定多個(gè)前部轉(zhuǎn)子葉片的葉片槳距角的前部轉(zhuǎn)子角度執(zhí)行器；(b)后部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子，其包括多個(gè)后部轉(zhuǎn)子葉片，并且包括用于設(shè)定多個(gè)后部轉(zhuǎn)子葉片的葉片槳距角的后部轉(zhuǎn)子角度執(zhí)行器；(C)差速齒輪箱，其機(jī)械地聯(lián)接在前部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子和后部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子之間，使得相應(yīng)的前部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子和后部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子速度針對(duì)給定的輸入扭矩而耦合。該方法可包括以下步驟(不必按任何特定的順序執(zhí)行):產(chǎn)生分別用于前部轉(zhuǎn)子角度執(zhí)行器和后部轉(zhuǎn)子角度執(zhí)行器的前部控制信號(hào)和后部控制信號(hào)；以及接收前部反饋輸入信號(hào)和后部反饋輸入信號(hào)；其中，產(chǎn)生前部控制信號(hào)和后部控制信號(hào)的步驟利用控制方案，該控制方 案在數(shù)學(xué)上將前部控制信號(hào)和后部控制信號(hào)解耦成差量控制信號(hào)和平均控制信號(hào)，并且在數(shù)學(xué)上將前部反饋輸入信號(hào)和后部反饋輸入信號(hào)解耦成差量反饋輸入信號(hào)和平均反饋輸入信號(hào)。在更詳細(xì)的實(shí)施例中，單輸入-單輸出(SISO)調(diào)整器可至少基于差量反饋輸入信號(hào)和平均反饋輸入信號(hào)來(lái)產(chǎn)生差量控制信號(hào)和平均控制信號(hào)。備選地或者另夕卜，前部輸出信號(hào)和后部輸出信號(hào)可包括前部葉片槳距角命令和后部葉片槳距角命令；前部反饋輸入信號(hào)和后部反饋輸入信號(hào)可包括前部轉(zhuǎn)子速度基準(zhǔn)信號(hào)和后部轉(zhuǎn)子速度基準(zhǔn)信號(hào)；差量反饋輸入信號(hào)可為差速基準(zhǔn)信號(hào)，而平均速度反饋輸入信號(hào)可為平均速度基準(zhǔn)信號(hào)；并且差量輸出信號(hào)可為差量葉片槳距角命令，而平均輸出信號(hào)可為平均葉片槳距角命令。備選地或者另外，方法可進(jìn)一步包括將燃料流量對(duì)轉(zhuǎn)子速度的影響作為已知干擾而排除的步驟。備選地或者另外，方法可進(jìn)一步包括以下步驟:提供定位在(a)前部輸出信號(hào)和后部輸出信號(hào)中的至少一個(gè)和(b)前部反饋輸入信號(hào)和后部反饋輸入信號(hào)中的至少一個(gè)之間的速度相同步控制結(jié)構(gòu)。備選地或者另外，控制方案可利用變量變換而在數(shù)學(xué)上將前部輸出信號(hào)和后部輸出信號(hào)解耦成差量輸出信號(hào)和平均輸出信號(hào)，并且可利用變量變換而在數(shù)學(xué)上將前部反饋輸入信號(hào)和后部反饋輸入信號(hào)解耦成差量反饋輸入信號(hào)和平均反饋輸入信號(hào)。另外，本公開(kāi)的范圍包括本文描述的任何控制系統(tǒng)和/或本文描述的任何方法。


圖1是用于逆向旋轉(zhuǎn)開(kāi)式轉(zhuǎn)子(CROR)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的基本控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意性框圖表示；
圖2是用于逆向旋轉(zhuǎn)開(kāi)式轉(zhuǎn)子(CROR)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的基本控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的另一個(gè)示意性框圖表示；
圖3是用于圖1和2的CROR的受控裝置輸入和輸出映射的矩陣表示；
圖4是根據(jù)本文公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)發(fā)明的實(shí)施例的控制系統(tǒng)方法的矩陣表示； 圖5是根據(jù)本文公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)發(fā)明的實(shí)施例的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖表示；
圖6是根據(jù)本文公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖表示；
以及
圖7是根據(jù)本文公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖表示。
具體實(shí)施例方式本公開(kāi)提供一種用于開(kāi)式轉(zhuǎn)子控制的簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠且系統(tǒng)性的方案，其具有差速齒輪箱。當(dāng)CROR發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)逆向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子被差速齒輪箱調(diào)節(jié)時(shí)，兩個(gè)轉(zhuǎn)子速度針對(duì)給定的輸入扭矩而耦合。本公開(kāi)提供的方案通過(guò)將原始的單獨(dú)的執(zhí)行器輸入和速度輸出變換成差量&平均輸入和輸出而在數(shù)學(xué)上對(duì)這兩個(gè)轉(zhuǎn)子解耦。因?yàn)檠b置的新形成的控制系統(tǒng)表示具有解耦輸入/輸出映射，所以由此可應(yīng)用簡(jiǎn)單的SISO控制。此外，目前的控制方案允許在雙發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)載工具上的四個(gè)轉(zhuǎn)子之間有簡(jiǎn)單且非常協(xié)調(diào)的速度相同步。本公開(kāi)采用變量變換來(lái)在數(shù)學(xué)上對(duì)轉(zhuǎn)子速度解耦，以允許將SISO控制應(yīng)用于經(jīng)變換和解耦的轉(zhuǎn)子速度。另外，在這個(gè)方案中，可將燃料流量命令Wf看作已知干擾，并且排除它。在圖1和2中介紹用于CROR的基本控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如圖1和2中顯示的那樣，CROR燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10包括機(jī)械地聯(lián)接在前部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子15和后部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子13之間的差速齒輪箱17，使得相應(yīng)的前部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子15和后部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子13的轉(zhuǎn)子速度針對(duì)給定的輸入扭矩而耦合。CROR燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括用于設(shè)定通往發(fā)動(dòng)機(jī)和齒輪箱17的燃料流量的燃料執(zhí)行器16。CROR燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10包括(在非常基本的水平上)三個(gè)輸入:BetaF和BetaA，它們是分別由前部葉片槳距角執(zhí)行器14和后部葉片槳距角執(zhí)行器和12提供的前部轉(zhuǎn)子執(zhí)行器槳距角輸入信號(hào)和后部轉(zhuǎn)子執(zhí)行器槳距角輸入信號(hào)；以及Wf，它是由燃料流量執(zhí)行器16提供的燃料流量輸入信號(hào)。來(lái)自CROR燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的輸出(再次，在非?；镜乃缴?包括:Pa和Pf，它們是后部轉(zhuǎn)子速度相反饋信號(hào)輸出和前部轉(zhuǎn)子速度相反饋信號(hào)輸出；Na和Nf，它們是后部轉(zhuǎn)子速度信號(hào)輸出和前部轉(zhuǎn)子速度信號(hào)輸出；以及P46，它是壓力信號(hào)輸出(對(duì)核心發(fā)動(dòng)機(jī)功率的指示)?？刂葡到y(tǒng)包括開(kāi)式轉(zhuǎn)子控制部分18和氣體路徑控制部分20。開(kāi)式轉(zhuǎn)子控制部分18的輸入包括來(lái)自信號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)10的Pa、Pf、Na和Nf反饋；并且氣體路徑控制部分20的輸入包括來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)10的P46反饋信號(hào)和來(lái)自燃料執(zhí)行器16的FMV位置信號(hào)。對(duì)于CROR控制，兩個(gè)逆向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子在功能上耦合到彼此上，并且它們的運(yùn)行進(jìn)一步受燃料流量影響。例如，用于CROR的受控裝置輸入和輸出映射可大體如圖3中顯示的那樣表示為矩陣，其中，Nf和Na是前部轉(zhuǎn)子速度信號(hào)輸出和后部轉(zhuǎn)子速度信號(hào)輸出，BetaF和BetaA是前部轉(zhuǎn)子執(zhí)行器槳距角執(zhí)行器輸入信號(hào)和后部轉(zhuǎn)子執(zhí)行器槳距角執(zhí)行器輸入信號(hào)，Wf是燃料流量執(zhí)行器信號(hào)，而EPR是發(fā)動(dòng)機(jī)壓力比信號(hào)。以前的解決這個(gè)問(wèn)題的方法忽略了前部轉(zhuǎn)子速度信號(hào)Nf和后部轉(zhuǎn)子速度信號(hào)Na之間的相互作用，而且試圖利用單輸入-單輸出控制來(lái)試圖保持各個(gè)轉(zhuǎn)子速度跟蹤它們本身的基準(zhǔn)。但是，如圖3的受控裝置矩陣中顯示的那樣，六個(gè)信號(hào)之間的相互作用將顯著地影響轉(zhuǎn)子的恒速保持控制和轉(zhuǎn)子·的速度相同步，因?yàn)檫@個(gè)耦合一直存在，并且由機(jī)械地聯(lián)接兩個(gè)轉(zhuǎn)子的差速齒輪箱強(qiáng)制施加?；仡^參照?qǐng)D3，Nf和Na耦合，Wf影響Nf和Na，并且假設(shè)EPR不受BetaF和BetaA影響。由于G12 ^ -GlI, G21 ^ -G22，G13 ^ 0，并且G23 ^ 0，所以可考慮輸入和輸出和相關(guān)聯(lián)的I/O映射的以下變量變換:
BetaD = (BetaF - BetaA)/2BetaC = (BetaF + BetaA)/2Nd = (Nf/MaxNf - Na/MaxNa)*NtRNe = (Nf/MaxNf + Na/MaxNa)*NtR
其中,BetaD是差量葉片獎(jiǎng)距角輸入,BetaC是共同/平均葉片獎(jiǎng)距角輸入，Nd是差速，Ne是共同/平均速度，而NtR是轉(zhuǎn)子的給定的目標(biāo)速度。因此，新的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可由圖4的控制矩陣呈現(xiàn)。參照?qǐng)D4，(BetaD, Nd)與(BetaC7Nc)和(Wf7EPR)解耦。盡管(BetaC7Nc)與(Wf7EPR)耦合，但是可簡(jiǎn)單地將Wf看作(BetaC，Nc)的已知干擾，并且從而從(BetaC，Ne)控制中排除。根據(jù)這個(gè)變換，因此，可使用 SISO 控制技術(shù)來(lái)控制(BetaD, Nd)、(BetaC, Ne)和(Wf，EPR)。在圖5中表示圖4中介紹的以新定義的輸入和輸出為基礎(chǔ)的開(kāi)式轉(zhuǎn)子恒速控制結(jié)構(gòu)22。開(kāi)式轉(zhuǎn)子恒速控制結(jié)構(gòu)22包括差速調(diào)整器24和平均速度調(diào)整器26。差速調(diào)整器24可基于與目標(biāo)速度基準(zhǔn)信號(hào)(NdR)結(jié)合(在點(diǎn)28處)的差速反饋信號(hào)(Nd fdbk)，對(duì)差量葉片槳距角信號(hào)(BetaD)提供SISO控制(例如PID)，而平均速度調(diào)整器26可基于與共同目標(biāo)速度基準(zhǔn)信號(hào)(NcR)以差量的方式結(jié)合(在點(diǎn)30處)的平均速度反饋信號(hào)(Nefdbk)，對(duì)平均葉片槳距角信號(hào)(BetaC)提供SISO控制(例如PID)。平均葉片槳距角信號(hào)(BetaC)與差量葉片槳距角信號(hào)(BetaD)共同地結(jié)合(在點(diǎn)32處)，以對(duì)葉片槳距角執(zhí)行器14提供前部葉片角度命令信號(hào)(BetaFd)，并且差量葉片槳距角信號(hào)(BetaD)與平均葉片槳距角信號(hào)(BetaC)(在點(diǎn)34處)以差量的方式結(jié)合，以對(duì)葉片槳距角執(zhí)行器12提供后部葉片角度命令信號(hào)(BetaAd)。前部速度感測(cè)信號(hào)(Nf)和后部速度感測(cè)信號(hào)(Na)以差量的方式結(jié)合(在點(diǎn)36處)，以提供差速反饋信號(hào)(Nd);并且前部速度感測(cè)信號(hào)(Nf)和后部速度感測(cè)信號(hào)(Na)共同地結(jié)合(在點(diǎn)38處)，以提供平均速度反饋信號(hào)(Ne)。關(guān)于框39顯示關(guān)于這個(gè)結(jié)構(gòu)的燃料流量(Wf)干擾排除，其輸出可在點(diǎn)37處與平均速度反饋信號(hào)(Ne fdbk)以差量的方式結(jié)合。在轉(zhuǎn)子失效(這可要求轉(zhuǎn)子在發(fā)動(dòng)機(jī)中固定)的情況下，可提供簡(jiǎn)單邏輯，以關(guān)閉差速調(diào)整器24，并且將失效轉(zhuǎn)子速度基準(zhǔn)設(shè)置成O。因此，平均速度調(diào)整器26將管理其余的工作的轉(zhuǎn)子至目標(biāo)速度。圖6示出開(kāi)式轉(zhuǎn)子恒速控制結(jié)構(gòu)22如何允許結(jié)合插在來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)10的前部轉(zhuǎn)子相輸出信號(hào)和后部轉(zhuǎn)子相輸出信號(hào)(框42和44，在六次旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生平均相，分別為avP_BRf& avP_BRa)與通往差速調(diào)整器24和/或平均速度調(diào)整器26的輸入信號(hào)(例如，如顯示的那樣在點(diǎn)28處結(jié)合，或者備選地，在點(diǎn)30處結(jié)合)之間的速度相同步調(diào)整器控制結(jié)構(gòu)40。在有速度相同步結(jié)構(gòu)40的情況下:對(duì)于每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子-轉(zhuǎn)子速度相同步，同步控制是要偏置差速調(diào)整器輸入；對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)動(dòng)機(jī)速度相同步，同步控制是要偏置從發(fā)動(dòng)機(jī)平均速度調(diào)整器輸入。這與原本定義的差速和平均速度直接相關(guān)。圖7示出用于第二發(fā)動(dòng)機(jī)1(Τ的第二開(kāi)式轉(zhuǎn)子控制結(jié)構(gòu)Tl'，其再次利用速度相同步調(diào)整器控制結(jié)構(gòu)40。對(duì)于用于發(fā)動(dòng)機(jī)10&1(Τ兩者和每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)逆向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的速度相同步，基于所描述的差速和平均速度控制概念，建立同步控制方法，以調(diào)節(jié)前部轉(zhuǎn)子差速和后部轉(zhuǎn)子差速，以使給定的發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)轉(zhuǎn)子同步，而不改變基本平均速度一轉(zhuǎn)子-轉(zhuǎn)子(R2R)同步，以及創(chuàng)建發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)動(dòng)機(jī)(Ε2Ε)同步邏輯，以確定Ε2Ε同步觸發(fā)，以及調(diào)節(jié)從發(fā)動(dòng)機(jī)平均速度，以使兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)同步一發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)動(dòng)機(jī)(Ε2Ε)同步。
·
要理解的是，可按本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的任何方式提供本文公開(kāi)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括軟件解決方案、硬件或固件解決方案，以及它們的組合。這種解決方案將結(jié)合對(duì)適當(dāng)?shù)奶幚砥?、存?chǔ)器(以及包含本文描述的任何算法的軟件可駐留在任何類(lèi)型的非暫時(shí)性存儲(chǔ)器中)、電路和其它構(gòu)件的使用，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的那樣。已經(jīng)參照示例性實(shí)施例公開(kāi)了在本文中描述的發(fā)明，但對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的將是，可在不偏離本文描述的發(fā)明(一個(gè)或多個(gè))的范圍的情況下實(shí)現(xiàn)備選布置和實(shí)施例。另外，將理解的是，為了落在這樣發(fā)明(一個(gè)或多個(gè))的范圍內(nèi)，不必滿(mǎn)足本文陳述的發(fā)明(一個(gè)或多個(gè))的目標(biāo)或優(yōu)點(diǎn)中的任一個(gè)，因?yàn)榭纱嬖谖垂_(kāi)或未預(yù)見(jiàn)的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種逆向旋轉(zhuǎn)開(kāi)式轉(zhuǎn)子燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，包括: 前部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子(15)，其包括多個(gè)前部轉(zhuǎn)子葉片，并且包括用于設(shè)定所述多個(gè)前部轉(zhuǎn)子葉片的葉片槳距角的前部轉(zhuǎn)子角度執(zhí)行器(14)； 后部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子(13)，其包括多個(gè)后部轉(zhuǎn)子葉片，并且包括用于設(shè)定所述多個(gè)后部轉(zhuǎn)子葉片的葉片槳距角的后部轉(zhuǎn)子角度執(zhí)行器(12)； 差速齒輪箱(17)，其機(jī)械地聯(lián)接在所述前部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子和所述后部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子(15，13)之間，使得相應(yīng)的前部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子和后部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子(15，13)的轉(zhuǎn)子速度針對(duì)給定的輸入扭矩而耦合； 燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，其驅(qū)動(dòng)所述差速齒輪箱(17)，并且包括用于設(shè)定通往所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的燃料流量的燃料執(zhí)行器(16);以及 開(kāi)式轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)(18，20)，其包括電連接到所述前部轉(zhuǎn)子角度執(zhí)行器(14)上的前部轉(zhuǎn)子葉片槳距角命令(BetaF)、電連接到所述后部轉(zhuǎn)子角度執(zhí)行器(12)上的后部轉(zhuǎn)子葉片槳距角命令(BetaA)、電連接到所述燃料執(zhí)行器(16)上的燃料流量命令(Wf)、前部轉(zhuǎn)子速度反饋信號(hào)(Nf)、后部轉(zhuǎn)子速度反饋信號(hào)(Na)，以及用于計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)壓力比(EPR)的兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)壓力度量反饋信號(hào)； 所述開(kāi)式轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)(18，20)包括控制算法，所述控制算法在數(shù)學(xué)上將所述前部轉(zhuǎn)子速度基準(zhǔn)信號(hào)(NfR)和后部轉(zhuǎn)子速度基準(zhǔn)信號(hào)(NaR)解耦成差速基準(zhǔn)信號(hào)(NdR)和平均速度基準(zhǔn)信號(hào)(NcR)，并且將所述前部轉(zhuǎn)子速度反饋信號(hào)(Nf)和后部轉(zhuǎn)子速度反饋信號(hào)(Na)解耦成差速反饋信號(hào)(Nd)和平均速度反饋信號(hào)(Ne)，并且在數(shù)學(xué)上將所述前部葉片槳距角命令(BetaF)和后部轉(zhuǎn)子葉片槳距角命令(BetaA)解耦成差量葉片槳距角命令(BetaD)和平均葉片槳距角命令(BetaC)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆向旋轉(zhuǎn)開(kāi)式轉(zhuǎn)子燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述開(kāi)式轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)(18，20)包括: 差速調(diào)整器(24)，其具有為所述差速反饋信號(hào)(Nd)的輸入和為所述差量葉片槳距角命令(BetaD)的輸出；以及 平均速度調(diào)整器(26)，其具有為所述平均速度反饋信號(hào)(Ne)的輸入和為所述平均葉片槳距角命令(BetaC)的輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的逆向旋轉(zhuǎn)開(kāi)式轉(zhuǎn)子燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述開(kāi)式轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)(18，20)將所述差量葉片槳距角命令(BetaD)和平均葉片槳距角命令(BetaC)轉(zhuǎn)換成所述前部轉(zhuǎn)子角度葉片槳距角命令(BetaF)和所述后部轉(zhuǎn)子葉片槳距角命令(BetaA)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的逆向旋轉(zhuǎn)開(kāi)式轉(zhuǎn)子燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述差速調(diào)整器(24)和所述平均速度調(diào)整器(26)是單輸入-單輸出(SISO)調(diào)整器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的逆向旋轉(zhuǎn)開(kāi)式轉(zhuǎn)子燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述開(kāi)式轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)(18，20)進(jìn)一步包括定位在(a)前部轉(zhuǎn)子相輸出信號(hào)和后部轉(zhuǎn)子相輸出信號(hào)和(b)通往所述差速調(diào)整器和所述平均速度調(diào)整器(24，26)中的一個(gè)或多個(gè)的輸入信號(hào)之間的速度相同步控制結(jié)構(gòu)(40)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的逆向旋轉(zhuǎn)開(kāi)式轉(zhuǎn)子燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述開(kāi)式轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)(18，20)的控制算法將燃料流量對(duì)轉(zhuǎn)子速度的影響看作已知干擾，并且該影響被所述平均速度調(diào)整器(26)排除。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆向旋轉(zhuǎn)開(kāi)式轉(zhuǎn)子燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述控制算法利用變量變換而在數(shù)學(xué)上將所述前部轉(zhuǎn)子速度基準(zhǔn)信號(hào)(NfR)和所述后部轉(zhuǎn)子速度基準(zhǔn)信號(hào)(NaR)解耦成差速基準(zhǔn)信號(hào)(NdR)和平均速度基準(zhǔn)信號(hào)(NcR)，并且利用變量變換而在數(shù)學(xué)上將所述前部轉(zhuǎn)子速度反饋信號(hào)(Nf)和所述后部轉(zhuǎn)子速度反饋信號(hào)(Na)解耦成差速反饋信號(hào)(Nd)和平均速度反饋信號(hào)(Ne)，并且利用變量變換而在數(shù)學(xué)上將所述前部葉片槳距角命令(BetaF)和所述后部轉(zhuǎn)子葉片槳距角命令(BetaA)解耦成差量葉片槳距角命令(BetaD)和平均葉片槳距角命令(BetaC)。
8.一種逆向旋轉(zhuǎn)開(kāi)式轉(zhuǎn)子燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，包括: 前部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子(15)，其包括多個(gè)前部轉(zhuǎn)子葉片，并且包括用于設(shè)定所述多個(gè)前部轉(zhuǎn)子葉片的葉片槳距角的前部轉(zhuǎn)子角度執(zhí)行器(14)； 后部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子(13)，其包括多個(gè)后部轉(zhuǎn)子葉片，并且包括用于設(shè)定所述多個(gè)后部轉(zhuǎn)子葉片的葉片槳距角的后部轉(zhuǎn)子角度執(zhí)行器(12)； 差速齒輪箱(17)，其機(jī)械地聯(lián)接在所述前部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子和所述后部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子(15，13)之間，使得相應(yīng)的前部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子和后部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子速度針對(duì)給定的輸入扭矩而耦合；以及 開(kāi)式轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)(18，20)，其包括分別電聯(lián)接到所述前部轉(zhuǎn)子角度執(zhí)行器(14)和所述后部轉(zhuǎn)子角度執(zhí)行器(12)上的前部輸出信號(hào)和后部輸出信號(hào)，并且接收前部反饋輸入信號(hào)和后部反饋輸入信號(hào)； 所述開(kāi)式轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)(18，20)包括控制算法，所述控制算法在數(shù)學(xué)上將所述前部輸出信號(hào)和所述后部輸出信號(hào)解耦成差量輸出信號(hào)和平均輸出信號(hào)，并且在數(shù)學(xué)上將所述前部反饋輸入信號(hào)和所述后部反饋輸入信號(hào)解耦成差量反饋輸入信號(hào)和平均反饋輸入信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的逆向旋轉(zhuǎn)開(kāi)式轉(zhuǎn)子燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述開(kāi)式轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)(18，20)包括單輸入-單輸出(SISO)調(diào)整器(24，26)，所述單輸入-單輸出(SISO)調(diào)整器(24，26)分別接收所述差量反饋輸入信號(hào)和平均反饋輸入信號(hào)，并且輸出所述差量輸出信號(hào)和所述平均輸出信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的逆向旋轉(zhuǎn)開(kāi)式轉(zhuǎn)子燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于: 所述前部輸出信號(hào)和所述后部輸出信號(hào)包括前部葉片槳距角命令和后部葉片槳距角命令； 所述前部反饋輸入信號(hào)和所述后部反饋輸入信號(hào)包括前部轉(zhuǎn)子速度基準(zhǔn)信號(hào)和后部轉(zhuǎn)子速度基準(zhǔn)信號(hào)；以及 所述差量反饋輸入信號(hào)是差速基準(zhǔn)信號(hào)，而所述平均速度反饋輸入信號(hào)是平均速度基準(zhǔn)信號(hào)；以及 所述差量輸出信號(hào)是差量葉片槳距角命令，而所述平均輸出信號(hào)是平均葉片槳距角命令。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的逆向旋轉(zhuǎn)開(kāi)式轉(zhuǎn)子燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述開(kāi)式轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)(18，20)將燃料流量對(duì)轉(zhuǎn)子速度的影響看作已知干擾，并且該影響被所述控制算法排除。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的逆向旋轉(zhuǎn)開(kāi)式轉(zhuǎn)子燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，進(jìn)一步包括定位在(a)所述前部輸出信號(hào)和所述后部輸出信號(hào)中的至少一個(gè)和(b)所述前部反饋輸入信號(hào)和所述后部反饋輸入信號(hào)中的至少一個(gè)之間的速度相同步控制結(jié)構(gòu)(40)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的逆向旋轉(zhuǎn)開(kāi)式轉(zhuǎn)子燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述控制算法利用變量變換而在數(shù)學(xué)上將所述前部輸出信號(hào)和所述后部輸出信號(hào)解耦成差量輸出信號(hào)和平均輸出信號(hào)，并且利用變量變換而在數(shù)學(xué)上將所述前部反饋輸入信號(hào)和所述后部反饋輸入信號(hào)解耦成差量反饋輸入信號(hào)和平均反饋輸入信號(hào)。
14.一種用于控制逆向旋轉(zhuǎn)開(kāi)式轉(zhuǎn)子燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，所述逆向旋轉(zhuǎn)開(kāi)式燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括:(a)前部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子(15)，其包括多個(gè)前部轉(zhuǎn)子葉片，并且包括用于設(shè)定所述多個(gè)前部轉(zhuǎn)子葉片的葉片槳距角的前部轉(zhuǎn)子角度執(zhí)行器(14) ；(b)后部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子(13)，其包括多個(gè)后部轉(zhuǎn)子葉片，并且包括用于設(shè)定所述多個(gè)后部轉(zhuǎn)子葉片的葉片槳距角的后部轉(zhuǎn)子角度執(zhí)行器(12) ；(c)差速齒輪箱(17)，其機(jī)械地聯(lián)接在所述前部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子和所述后部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子(15，13)之間，使得相應(yīng)的前部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子和后部無(wú)涵道轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子速度針對(duì)給定的輸入扭矩而耦合，所述方法包括以下步驟: 產(chǎn)生分別用于所述前部轉(zhuǎn)子角度執(zhí)行器(15)和所述后部轉(zhuǎn)子角度執(zhí)行器(13)的前部控制信號(hào)和后部控制信號(hào)；以及 接收前部反饋輸入信號(hào)和后部反饋輸入信號(hào)； 其中，產(chǎn)生所述前部控制信號(hào)和所述后部控制信號(hào)的步驟利用控制方案，所述控制方案在數(shù)學(xué)上將所述前部控制信號(hào) 和所述后部控制信號(hào)解耦成差量控制信號(hào)和平均控制信號(hào)，并且在數(shù)學(xué)上將所述前部反饋輸入信號(hào)和所述后部反饋輸入信號(hào)解耦成差量反饋輸入信號(hào)和平均反饋輸入信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，單輸入-單輸出(SISO)調(diào)整器至少基于所述差量反饋輸入信號(hào)和所述平均反饋輸入信號(hào)來(lái)產(chǎn)生所述差量控制信號(hào)和所述平均控制信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于: 所述前部輸出信號(hào)和所述后部輸出信號(hào)包括前部葉片槳距角命令和后部葉片槳距角命令； 所述前部反饋輸入信號(hào)和后部反饋輸入信號(hào)包括前部轉(zhuǎn)子速度基準(zhǔn)信號(hào)和后部轉(zhuǎn)子速度基準(zhǔn)信號(hào)；以及 所述差量反饋輸入信號(hào)是差速基準(zhǔn)信號(hào)，而所述平均速度反饋輸入信號(hào)是平均速度基準(zhǔn)信號(hào)；以及 所述差量輸出信號(hào)是差量葉片槳距角命令，而所述平均輸出信號(hào)是平均葉片槳距角命令。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將燃料流量對(duì)轉(zhuǎn)子速度的影響作為已知干擾而排除的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括以下步驟:提供定位在(a)所述前部輸出信號(hào)和所述后部輸出信號(hào)中的至少一個(gè)和(b)所述前部反饋輸入信號(hào)和所述后部反饋輸入信號(hào)中的至少一個(gè)之間的速度相同步控制結(jié)構(gòu)(40)。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述控制方案利用變量變換而在數(shù)學(xué)上將所述前部輸出信號(hào)和所述后部輸出信號(hào)解耦成差量輸出信號(hào)和平均輸出信號(hào)，并且利用變量變換而在數(shù)學(xué)上將所述前部反饋輸入信號(hào)和所述后部反饋輸入信號(hào)解耦成差量反饋輸入信號(hào)和 平均反饋輸入信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及不基于模型控制逆向旋轉(zhuǎn)開(kāi)式轉(zhuǎn)子燃?xì)廨啓C(jī)的方法和設(shè)備。公開(kāi)一種用于開(kāi)式轉(zhuǎn)子控制的簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠且系統(tǒng)性的控制方案，其具有差速齒輪箱。當(dāng)CROR發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)逆向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子被差速齒輪箱調(diào)節(jié)時(shí)，兩個(gè)轉(zhuǎn)子速度針對(duì)給定的輸入扭矩而耦合。本公開(kāi)提供的方案通過(guò)將原始的單獨(dú)的執(zhí)行器輸入和速度輸出變換成差量&平均輸入和輸出而在數(shù)學(xué)上對(duì)這兩個(gè)轉(zhuǎn)子解耦。因?yàn)檠b置的新形成的控制系統(tǒng)表示具有解耦輸入/輸出映射，所以由此可應(yīng)用簡(jiǎn)單的SISO控制。此外，目前的控制方案允許在雙發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)載工具上的四個(gè)轉(zhuǎn)子之間有簡(jiǎn)單且非常協(xié)調(diào)的速度相同步。
文檔編號(hào)F02C9/58GK103244281SQ20131004702
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月6日
發(fā)明者M.盧, S.卡彭特 申請(qǐng)人:通用電氣公司