本發(fā)明屬于飛機環(huán)控系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種飛機環(huán)控系統(tǒng)控制方法。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代飛機的發(fā)展，飛機能量管理越來為人們所關(guān)注，飛行過程中飛機環(huán)境控制系統(tǒng)消耗了很大一部分發(fā)動機引氣，對發(fā)動機的推力產(chǎn)生極大的影響。特別是飛機巡航階段環(huán)控系統(tǒng)能量消耗占所有機電系統(tǒng)能量消耗的80％。所以解決環(huán)境控制系統(tǒng)能量消耗成為近年來國內(nèi)環(huán)控系統(tǒng)研究的又一新穎的方向。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題：提供一種能夠降低飛機環(huán)控系統(tǒng)能量消耗的控制方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種飛機環(huán)控系統(tǒng)控制方法，其特征在于所述的方法：將飛機的飛行過程分為地面停機、地面滑行、起飛、爬升階段，巡航階段，下降、著陸階段；

在地面停機、地面滑行、起飛、爬升階段環(huán)空系統(tǒng)按照飛機設(shè)定的供氣流量進行供氣；

在巡航、下降、著陸階段，動態(tài)控制飛機環(huán)控系統(tǒng)的供氣流量。

作為本技術(shù)方案的一種改進，在巡航階段，若機艙溫度與目標機艙溫度之差在一定范圍內(nèi)持續(xù)一定時間T，同時機艙排氣閥角度大于θ且持續(xù)一定時間T，則流量控制閥目標供氣量通過以下公式確定：

其中，θ為系統(tǒng)允許的機艙排氣閥角度最小開度，G(k)為當前時刻流量控制閥目標供氣量，G(k-1)為一個控制周期前流量控制閥目標供氣量，t為流量控制閥目標供氣量計算周期，λ為穩(wěn)態(tài)目標流量變化率，P_{turbin_min}為保證環(huán)控系統(tǒng)制冷包正常工作系統(tǒng)所允許的最小制冷包入口壓力，P_{turbin_stop}為環(huán)控系統(tǒng)制冷包停止工作時的制冷包入口壓力。

若“機艙溫度與目標機艙溫度之差在一定范圍內(nèi)持續(xù)一定時間T，同時機艙排氣閥角度大于θ且持續(xù)一定時間T”的條件不滿足，則巡航階段使用飛機設(shè)定的供氣流量進行供氣。

作為本技術(shù)方案的一種改進，在下降、著陸階段，根據(jù)以下公式確定目標供氣量，

H其中為飛機飛行高度，Land_h為著陸機場高度，v為飛機垂直速度。G(k)為當前時刻流量控制閥目標供氣量，G(k-1)為一個控制周期前流量控制閥目標供氣量，G_set為飛機設(shè)定的供氣流量。

作為本技術(shù)方案的一種改進，根據(jù)流量控制閥目標供氣量與流量控制閥出口流量之差，通過PID算法調(diào)節(jié)流量控制閥開度，使得流量控制閥出口流量控制達到流量控制閥目標供氣量，

當|e(k)|≤δ，u(k)＝0；

當輸出結(jié)果為開活門時，若e(k)*Δe(k)＜0且0＜e(k)＜η則活門保持當前位置不動；

當輸出結(jié)果為關(guān)活門時，若e(k)*Δe(k)＜0且-η＜e(k)＜0，則活門保持當前位置不動；

e(k)為當前系統(tǒng)供氣流量控制誤差，流量控制閥目標供氣量與流量控制閥出口流量之差，e(k-1)為一個控制周期前系統(tǒng)供氣流量控制誤差，Δe(k)＝e(k)-e(k-1)為當前時刻的系統(tǒng)供氣流量控制誤差變化，η為系統(tǒng)供氣流量控制誤差設(shè)定閥值，KP為比例系數(shù)，KI為積分系數(shù)，KD為微分系數(shù)。

本發(fā)明的有益效果為：在保證系統(tǒng)正常工作情況下，通過判斷飛機的飛行階段和環(huán)控系統(tǒng)的狀態(tài)，減小飛機飛行過程中環(huán)控系統(tǒng)的供氣量。特別是減小飛機巡航階段及下降階段環(huán)控系統(tǒng)的供氣量，從而大大降低環(huán)控系統(tǒng)從發(fā)動機引氣量，達到優(yōu)化環(huán)控系統(tǒng)能量消耗的效果。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本技術(shù)方案作進一步詳細說明。

步驟1：

通過壓力傳感器采集環(huán)控系統(tǒng)制冷包入口壓力p；

通過流量傳感器采集流量控制閥出口流量f；

步驟2：

流量控制閥目標供氣量G計算，即系統(tǒng)單制冷包供氣目標流量計 算。

2.1當飛機飛行階段處于地面停機、地面滑行、起飛、爬升階段時，在此階段由于飛機駕駛艙和貨艙需要增壓，且駕駛艙和貨艙需要快速加熱或者快速制冷，所以在此階段流量控制閥目標供氣量為飛機設(shè)定的供氣流量G_set。

2.2在飛機進入巡航階段，

(a)若駕駛艙/貨艙溫度與環(huán)控系統(tǒng)空調(diào)面板設(shè)定的駕駛艙/貨艙溫度之差在[-4,4]℃范圍且持續(xù)時間10分鐘以上，同時駕駛艙/貨艙排氣閥角度大于θ且持續(xù)時間10分鐘以上，則流量控制閥目標供氣量由以下公式計算：

其中，θ為系統(tǒng)允許的駕駛艙/貨艙排氣閥角度最小開度，只有駕駛艙/貨艙排氣閥角度大于θ，才能說明系統(tǒng)供氣流量滿足駕駛艙/貨艙增壓能力要求，才能保證駕駛艙/貨艙空氣流暢合理分布。G(k)為當前時刻流量控制閥目標供氣量，G(k-1)為一個控制周期前流量控制閥目標供氣量，流量控制閥目標供氣量初始化為飛機設(shè)定的供氣流量，即G(0)＝G_set，t為流量控制閥目標供氣量計算周期。λ為穩(wěn)態(tài)目標流量變化率，其定義一個計算周期內(nèi)流量控制閥目標供氣量的變化量，其大小與駕駛艙/貨艙艙容慣性特性有關(guān)。駕駛艙/貨艙艙容越大，λ越小，反之越大。P_{turbin_min}為保證環(huán)控制冷包正常工作系統(tǒng)所允許的最小制冷包入口壓力。P_{turbin_stop}為環(huán)控制冷包停止工作時的制冷包入口 壓力。

(b)不滿足條件(a)時，流量控制閥目標供氣量為飛機設(shè)定的供氣流量。

2.2在飛機進入下降、著陸階段，流量控制閥目標供氣量隨飛機速度和飛機高度變化，飛機下降速度越快，則流量控制閥目標供氣量增加越快，飛機飛行高度越低則流量控制閥目標供氣量越大，在飛行高度下降道著陸機場高度上方500米時，流量控制閥目標供氣量為飛機設(shè)定的供氣流量，之后流量控制閥目標供氣量為保持飛機設(shè)定的供氣流量不變。

H其中為飛機飛行高度，Land_h為著陸機場高度，v為飛機垂直速度。

步驟3：

調(diào)節(jié)流量控制閥開度。根據(jù)流量控制閥目標供氣量與流量控制閥出口流量之差，通過PID算法調(diào)節(jié)流量控制閥開度，使得流量控制閥出口流量控制達到流量控制閥目標供氣量。

◆

●否則當|e(k)|≤δ，u(k)＝0。

●當輸出結(jié)果為開活門時，若e(k)*Δe(k)＜0且0＜e(k)＜η則活門保持當前位置不動；

●當輸出結(jié)果為關(guān)活門時，若e(k)*Δe(k)＜0且-η＜e(k)＜0， 則活門保持當前位置不動；

e(k)為當前系統(tǒng)供氣流量控制誤差e(k)＝G(k)-f，e(k-1)為一個控制周期前系統(tǒng)供氣流量控制誤差，Δe(k)＝e(k)-e(k-1)為當前時刻的系統(tǒng)供氣流量控制誤差變化。KP為比例系數(shù)，KP大小決定系統(tǒng)控制是否穩(wěn)定。KI為積分系數(shù)，用于消除控制靜態(tài)誤差，KD為微分系數(shù)，增強控制的穩(wěn)定性，η為系統(tǒng)供氣流量控制誤差設(shè)定閥值。