專利名稱：一種微型燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒控制裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種微型燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒控制裝置及控制方法。
背景技術(shù)：
微型燃?xì)廨啓C(jī)在未來我國電力、動(dòng)力等國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域和國家安全等方面具有重要作用和戰(zhàn)略意義，先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)是21世紀(jì)能源動(dòng)力系統(tǒng)中的核心關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)于我國相關(guān)領(lǐng)域如能源、電力、航空、航天、船舶、車輛、軍事等國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中的高新技術(shù)發(fā)展有著重大意義。微型燃?xì)廨啓C(jī)是由高速旋轉(zhuǎn)的葉輪構(gòu)成，將燃料燃燒產(chǎn)生的能量經(jīng)過透平對(duì)外做功而產(chǎn)生電能給負(fù)載供電。其主要由壓縮機(jī)、燃燒室、透平以及一些發(fā)電機(jī)組、回?zé)崞鹘M成，基本技術(shù)特征是采用徑流式葉輪機(jī)械(向心式透平和離心式壓氣機(jī))，在轉(zhuǎn)子上兩者葉輪為背靠背結(jié)構(gòu)，回?zé)崞饕话銥楦咝О宄崾?，一些機(jī)組還采用空氣軸承，不需要潤滑油系統(tǒng)，這樣結(jié)構(gòu)更簡單。微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組具有高效率、低噪聲、重量輕、體積小、低污染、以及多臺(tái)集成擴(kuò)容等一系列優(yōu)點(diǎn)。目前燃?xì)廨啓C(jī)的控制器產(chǎn)品品種繁多，而控制技術(shù)多采用可編程控制器(PLC)實(shí)現(xiàn)，屬二次開發(fā)，成本較高，升級(jí)換代過于復(fù)雜。采用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)作為主控方式的仍為空白。
實(shí)際的過程控制與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，PID家族占有相當(dāng)?shù)牡匚?，?jù)統(tǒng)計(jì)，工業(yè)控制控制器中PID類控制器占有90％以上。PID控制器具有結(jié)構(gòu)簡單，各個(gè)控制參數(shù)有著明顯的物理意義，調(diào)整方便的特點(diǎn)，其算法簡單、魯棒性好和可靠性高，被廣泛應(yīng)用于過程控制和運(yùn)動(dòng)控制中，尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性控制系統(tǒng)。然而在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程中控制系統(tǒng)往往具有非線性、時(shí)變不確定性以及無法建立精確的數(shù)學(xué)模型，因此采用常規(guī)PID不能達(dá)到理想的控制效果。同時(shí)在實(shí)際生產(chǎn)的現(xiàn)場，由于受到參數(shù)整定方法復(fù)雜的限制，利用常規(guī)PID控制器參數(shù)往往整定不良，性能欠佳，對(duì)現(xiàn)場系統(tǒng)的運(yùn)行適應(yīng)性很差。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和只能控制理論的發(fā)展為復(fù)雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的控制停工了新的途徑。采用只能控制技術(shù)，可設(shè)計(jì)智能PID和進(jìn)行PID只能整定。在調(diào)試初期本控制裝置采用傳統(tǒng)的PID控制，但是由于本系統(tǒng)具有時(shí)變，非線性、滯后性等特點(diǎn)，采用傳統(tǒng)的PID控制顯示出弊端，為了能夠得到更好的控制效果，本發(fā)明將利用傳統(tǒng)的PID控制結(jié)合模糊控制理論，使該控制系統(tǒng)具有在線參數(shù)自校正功能。進(jìn)一步提高了控制精度和系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性。從理論上說，本控制裝置所涉及的裝置和控制方法可成為通用控制技術(shù)，應(yīng)用到其他需要燃料壓力控制的場合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種微型燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒控制裝置及控制方法(該項(xiàng)成果為國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(“863”計(jì)劃)課題成果)。
燃機(jī)控制系統(tǒng)包括上位機(jī)、顯示及通訊裝置、中央控制裝置、燃燒控制裝置、燃料壓力控制裝置、逆變控制裝置、軟啟動(dòng)控制裝置、電池管理裝置；其中顯示及通訊裝置分別與上位機(jī)、中央控制裝置相連，燃燒控制裝置、燃料壓力控制裝置、逆變控制裝置、軟啟動(dòng)控制裝置、電池管理裝置相連，如圖1所示。
本發(fā)明即燃燒控制裝置所依賴的硬件環(huán)境包括壓氣機(jī)、透平、燃燒室、回?zé)崞?、空氣軸承、噴油系統(tǒng)組成，系統(tǒng)工作過程如下清潔的空氣經(jīng)過壓氣機(jī)增壓后，進(jìn)入回?zé)崞?，與透平經(jīng)調(diào)解閥排出的尾氣進(jìn)行熱交換后，送入燃燒室，與燃料噴油嘴噴出的燃料混合燃燒，推動(dòng)透平作功，帶動(dòng)軸輸出轉(zhuǎn)速，如圖2所示。
燃燒控制裝置通過傳感器從燃燒室的測(cè)到轉(zhuǎn)速、溫度信號(hào)，同時(shí)輸出電流信號(hào)控制燃燒室的給油量、溫度。如圖3所示。主要控制的變量有·燃料流量；·燃料閥入口前的燃料壓力；·燃機(jī)轉(zhuǎn)速；·透平入口燃?xì)鉁囟萒1*；·轉(zhuǎn)速加速度；·溫升率；燃燒控制裝置的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示，RAM、ROM、EEPROM、值班噴嘴、工作噴嘴、三路變送器、速度傳感器、二路驅(qū)動(dòng)電路、光耦、二路D/A轉(zhuǎn)換器分別與數(shù)字信號(hào)處理器相連，壓力傳感器、大氣溫度、透平溫度分別與三路變送器相連，放氣閥與繼電器相連，再與一路驅(qū)動(dòng)電路相連；點(diǎn)火線圈與繼電器相連，再與一路驅(qū)動(dòng)電路相連；二路燃料調(diào)解閥分別與二路D/A轉(zhuǎn)換器相連。
燃?xì)廨啓C(jī)(簡稱燃機(jī))運(yùn)行時(shí)，燃燒控制裝置對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)參數(shù)進(jìn)行在線辨識(shí)，并實(shí)時(shí)控制，要求軟件代碼簡潔，執(zhí)行效率高。為達(dá)到這個(gè)要求，我們采用匯編語言進(jìn)行燃燒控制裝置的程序編寫。燃燒控制裝置的控制方法分為控制裝置初始化和自檢、燃燒器點(diǎn)火、功率閉環(huán)調(diào)節(jié)、停機(jī)控制和燃機(jī)性能指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)控五大模塊。
1、控制裝置初始化和自檢模塊這一部分程序要為燃機(jī)的正常運(yùn)行做好準(zhǔn)備，如圖(5)所示，是按以下步驟執(zhí)行的(1)控制器初始化，自檢；(2)判斷狀態(tài)字是否正常，如果是，執(zhí)行步驟(6)；如果否，執(zhí)行步驟(3)；(3)調(diào)用CAN發(fā)送子程序，向中央控制裝置發(fā)故障代碼；(4)判斷中央控制裝置是否有代碼；如果是，執(zhí)行步驟(5)；如果否，執(zhí)行步驟(4)；(5)執(zhí)行指令；(6)向中央控制裝置發(fā)自檢正常信號(hào)；(7)判斷是否有燃機(jī)啟動(dòng)信號(hào)；如果是，執(zhí)行步驟(10)；如果否，執(zhí)行步驟(8)；(8)判斷是否有其它控制命令；如果是，執(zhí)行步驟(9)；如果否，返回步驟(7)；(9)執(zhí)行命令，返回步驟(7)；(10)調(diào)用燃燒器點(diǎn)火子程序；(11)關(guān)閉調(diào)用子程序；(12)正常停機(jī)；(13)結(jié)束。
2.燃燒器點(diǎn)火模塊燃?xì)廨啓C(jī)被軟啟動(dòng)控制裝置的同步高速電機(jī)拖動(dòng)至點(diǎn)火轉(zhuǎn)速時(shí)，接收到中央控制裝置的點(diǎn)火指令后，點(diǎn)火線圈開始打火，值班噴嘴打開，向燃燒室內(nèi)送入燃料，8秒后，停止打火，根據(jù)此時(shí)燃燒室溫度判斷點(diǎn)火成功或者點(diǎn)火失敗，并向中央控制裝置發(fā)點(diǎn)火成功或失敗指令代碼。具體工作步驟是按以下步驟執(zhí)行的，如圖(6)所示；(1)、將工作階段標(biāo)志置為工作在點(diǎn)火階段，開定時(shí)器，打開放氣活門電磁閥；(2)、調(diào)用A/D采樣子程序；(3)、判斷是否達(dá)到點(diǎn)火轉(zhuǎn)速，如果是，執(zhí)行步驟(4)；如果否，執(zhí)行步驟(24)；(4)、給中央控制裝置發(fā)送等待點(diǎn)火指令；(5)、判斷是否收到中央控制裝置允許點(diǎn)火指令；如果是，執(zhí)行步驟(6)；如果否，返回步驟(5)；(6)、接通點(diǎn)火線圈，設(shè)燃機(jī)工作階段標(biāo)志為1(點(diǎn)火)；(7)、延時(shí)3秒；
(8)、選通DA燃料閥輸出給定值；(9)、調(diào)用AD子程序，調(diào)用轉(zhuǎn)速捕獲子程序，給軟啟動(dòng)控制裝置發(fā)送轉(zhuǎn)速信號(hào)；(10)、判斷所發(fā)數(shù)據(jù)標(biāo)志是否為1；如果是，執(zhí)行步驟(11)；如果否，執(zhí)行步驟(12)；(11)、調(diào)用CAN發(fā)送子程序，向顯示及通訊裝置發(fā)轉(zhuǎn)速和T2信號(hào)，并清除發(fā)送數(shù)據(jù)標(biāo)志位；(12)、判斷是否已延時(shí)8秒；如果是，執(zhí)行步驟(13)；如果否，返回步驟(9)；(13)、關(guān)點(diǎn)火線圈；(14)、判斷點(diǎn)火是否成功；如果是，執(zhí)行步驟(17)；如果否，執(zhí)行步驟(15)；(15)、通過CAN向中央控制裝置發(fā)送點(diǎn)火失敗信號(hào)；(16)、關(guān)燃料調(diào)解閥，死循環(huán)；(17)、通過CAN向中央控制裝置發(fā)送點(diǎn)火成功信號(hào)，燃料閥降到暖風(fēng)值；(18)、調(diào)用AD子程序，調(diào)用轉(zhuǎn)速捕獲子程序，給軟啟動(dòng)控制裝置發(fā)送轉(zhuǎn)速信號(hào)；(19)、判斷所發(fā)數(shù)據(jù)標(biāo)志是否為1；如果是，執(zhí)行步驟(20)；如果否，執(zhí)行步驟(21)；(20)、調(diào)用CAN子程序，向顯示及通訊裝置發(fā)送數(shù)據(jù)，并清除發(fā)送數(shù)據(jù)標(biāo)志位；(21)、判斷是否已延時(shí)60秒；如果是，執(zhí)行步驟(22)；如果否，返回步驟(18)；(22)、當(dāng)前溫度給T2OLD，當(dāng)前轉(zhuǎn)速給NOOLD；(23)、結(jié)束；(24)、判斷壓氣機(jī)壓力是否大于XXXX；如果是，執(zhí)行步驟(25)；如果否，執(zhí)行步驟(26)；(25)、調(diào)用捕獲程序；(26)、檢查發(fā)送標(biāo)志是否為1；如果是，返回步驟(2)；如果否，執(zhí)行步驟(27)；(27)、調(diào)CAN發(fā)送子程序，清發(fā)送標(biāo)志，返回步驟(2)。
3.燃燒器功率閉環(huán)調(diào)節(jié)模塊燃機(jī)達(dá)到空載轉(zhuǎn)速后，向中央控制裝置發(fā)達(dá)到空載轉(zhuǎn)速指令，燃燒控制裝置的控制程序進(jìn)入功率閉環(huán)調(diào)節(jié)階段。逆變控制裝置向燃燒控制裝置傳送當(dāng)前功率值，燃燒控制裝置根據(jù)當(dāng)前功率值查找保存在固定內(nèi)存區(qū)的表格數(shù)據(jù)，得到需要的轉(zhuǎn)速值，送到轉(zhuǎn)速給定單元，然后進(jìn)行PID閉環(huán)調(diào)節(jié)，使之達(dá)到要求達(dá)到的功率所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速值。
燃燒器功率閉環(huán)調(diào)節(jié)模塊是按以下步驟執(zhí)行的，如圖(7)所示(1)、關(guān)閉串口，防止串口干擾；(2)、置工作階段標(biāo)志；
(3)、將空載轉(zhuǎn)速作為給定；(4)、判斷是否達(dá)到額定轉(zhuǎn)速；如果是，執(zhí)行步驟(8)；如果否，執(zhí)行步驟(5)；(5)、判斷轉(zhuǎn)速容差檢測(cè)次數(shù)是否到達(dá)5次；如果是，執(zhí)行步驟(6)；如果否，執(zhí)行步驟(9)；(6)、與中央控制裝置通訊，達(dá)到空載轉(zhuǎn)速；(7)、關(guān)放氣活門電磁閥，功率閉環(huán)標(biāo)志置1，打開串口，執(zhí)行步驟(9)；(8)、轉(zhuǎn)到空載時(shí)檢測(cè)轉(zhuǎn)速容差的次數(shù)；(9)、調(diào)用AD采樣子程序，調(diào)用捕獲子程序，調(diào)用PID調(diào)節(jié)算法；(10)、判斷標(biāo)志是否為1；如果是，執(zhí)行步驟(11)；如果否，執(zhí)行步驟(12)；(11)、調(diào)整PID的增量；(12)、調(diào)用DA子程序輸出控制量；(13)、判斷T2是否超限；如果是，執(zhí)行步驟(15)；如果否，執(zhí)行步驟(14)；(14)、判斷速度是否超限；如果是，執(zhí)行步驟(15)；如果否，執(zhí)行步驟(16)；(15)、IO給中央控制裝置故障信號(hào)；(16)、查詢CAN郵箱是否有正常停機(jī)信號(hào)；如果是，執(zhí)行步驟(21)；如果否，執(zhí)行步驟(17)；(17)、查詢CAN郵箱是否有充電停機(jī)信號(hào)；如果是，執(zhí)行步驟(22)；如果否，執(zhí)行步驟(18)；(18)、判斷CAN發(fā)數(shù)據(jù)標(biāo)志是否等于1；如果是，執(zhí)行步驟(19)；如果否，執(zhí)行步驟(20)；(19)、調(diào)用CAN發(fā)送子程序，清發(fā)送標(biāo)志；(20)、判斷閉環(huán)標(biāo)志是否為1；如果是，返回步驟(9)；如果否，返回步驟(3)；(21)、空載轉(zhuǎn)速給NO，執(zhí)行步驟(23)；(22)、充電轉(zhuǎn)速給NO，充電標(biāo)志置1，執(zhí)行步驟(23)；(23)、調(diào)用停機(jī)程序；(24)、結(jié)束。
4.燃燒控制裝置停機(jī)控制模塊當(dāng)燃燒控制裝置接收到中央控制裝置發(fā)送過來的停機(jī)指令之后，進(jìn)入停機(jī)控制程序。首先判斷接收到的是正常停機(jī)還是充電停機(jī)，然后將對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速值送到給定轉(zhuǎn)速單元，將燃機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)節(jié)至空載轉(zhuǎn)速或充電轉(zhuǎn)速；然后延時(shí)15秒，通過已經(jīng)打開的閥門排空燃燒室和管道內(nèi)氣體，最后執(zhí)行關(guān)閉閥門，使燃機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)的操作。
燃燒控制裝置停機(jī)控制模塊是按以下步驟執(zhí)行的，如圖(8)所示；(1)、開始；(2)、調(diào)用AD子程序，調(diào)用捕獲子程序，PID調(diào)節(jié)算法，調(diào)用DA子程序輸出控制量；(3)、判斷是否有發(fā)數(shù)標(biāo)志；如果是，執(zhí)行步驟(4)；；如果否，執(zhí)行步驟(5)；(4)、調(diào)用CAN發(fā)子程序向顯示及通訊裝置發(fā)當(dāng)前數(shù)據(jù)，清發(fā)送標(biāo)志；(5)、判斷充電標(biāo)志是否是1；如果是，執(zhí)行步驟(9)；如果否，執(zhí)行步驟(6)；(6)、判斷是否達(dá)到空載轉(zhuǎn)速，如果是，執(zhí)行步驟(7)；；如果否，執(zhí)行步驟(8)；(7)、判斷轉(zhuǎn)速容差檢測(cè)是否到5；如果是，執(zhí)行步驟(10)；如果否，返回步驟(2)；(8)、轉(zhuǎn)速容差次數(shù)清零，返回步驟(2)；(9)、判斷MBOX0A是否有充電結(jié)束信號(hào)；如果是，執(zhí)行步驟(10)；如果否，返回步驟(2)；(10)、調(diào)用延時(shí)子程序，關(guān)閉燃料閥，死循環(huán)；(11)、結(jié)束。
5.燃機(jī)性能指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊在燃機(jī)運(yùn)行過程中，一些性能指標(biāo)必須實(shí)時(shí)監(jiān)控，這些指標(biāo)包括透平出口溫度T2、溫升率和加速度，這四個(gè)量必須在燃機(jī)運(yùn)行過程實(shí)時(shí)檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)量的大小，作出相應(yīng)的調(diào)節(jié)。
1)、微型燃機(jī)燃燒控制起動(dòng)控制方法(被控量轉(zhuǎn)速)基本起動(dòng)控制方法起動(dòng)過程采用閉環(huán)控制，對(duì)起動(dòng)過程的控制就是控制燃燒器按照合理的起動(dòng)過程線工作。燃燒器的起動(dòng)過程受系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)限制，起動(dòng)過程線的上限是喘振線(在高轉(zhuǎn)速是T1max*)，下限是功率Pe＝0線，y為起動(dòng)過程線，如圖(10)所示。
起動(dòng)控制分以下4個(gè)階段a.準(zhǔn)備階段，此階段軟起動(dòng)單元帶動(dòng)微型燃機(jī)按啟動(dòng)曲線升速，燃機(jī)控制單元不斷監(jiān)測(cè)點(diǎn)火條件。
b.點(diǎn)火，在轉(zhuǎn)速達(dá)到14000rpm時(shí)，進(jìn)入點(diǎn)火程序。
c.暖機(jī)，點(diǎn)火成功后，便進(jìn)入暖機(jī)階段。暖機(jī)結(jié)束后轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速由14000rpm上升到24000rpm。
d.加速過程，暖機(jī)結(jié)束后，起動(dòng)過程進(jìn)入加速階段。起動(dòng)加速階段轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速由24000rpm上升到空載轉(zhuǎn)速的95％(40000rpm)，此時(shí)燃機(jī)不對(duì)外做功。
2)、燃燒能量調(diào)節(jié)控制方法(被控量功率)燃?xì)廨啓C(jī)的能量輸入部分包括電池和燃料供給系統(tǒng)，輸出部分主要是用戶功率輸出，當(dāng)用戶功率發(fā)生變化時(shí)，逆變、并網(wǎng)單元測(cè)量用戶功率的變化，將之反饋給燃機(jī)控制單元，此時(shí)燃機(jī)逆變控制器作用，調(diào)節(jié)燃料輸出變化。能量由燃料供給系統(tǒng)傳輸給用戶部分。燃機(jī)的靜態(tài)特性曲線采用最優(yōu)曲線，它有別于常規(guī)交流發(fā)電機(jī)負(fù)荷曲線，如圖11所示。
a、發(fā)電功率增加時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速也增高。
b、采用靠近邊界的高效曲線。
3)、燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行過程復(fù)雜，難于建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，且常變工況運(yùn)行，這就要求有一種控制算法能實(shí)時(shí)的調(diào)整控制參數(shù)，以適應(yīng)工況變化對(duì)控制效果帶來的影響，使燃機(jī)能始終高效率運(yùn)行。
模糊PID控制方法的特點(diǎn)模糊PID控制不僅可以像常規(guī)PID控制一樣很好地解決簡單線性系統(tǒng)的控制問題，而且對(duì)于復(fù)雜非線性、多變量、強(qiáng)干擾、參數(shù)時(shí)變的系統(tǒng)也具有理想的控制效果，模糊控制系統(tǒng)原理框圖如圖12所示，模糊控制器的原理如圖13所示。
本系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)燃燒器功率閉環(huán)調(diào)節(jié)單元采用帶有非線性跟蹤微分器的模糊PID控制器。
燃機(jī)控制系統(tǒng)是一個(gè)多變量、非線性、時(shí)變的系統(tǒng)，其主要控制量功率、速度、回?zé)崞骰責(zé)岫燃斑M(jìn)入透平的溫度等存在嚴(yán)重的相互耦合。在燃機(jī)發(fā)電過程中，當(dāng)發(fā)電量一定時(shí)，針對(duì)不同熱含量的燃料，需要的燃料流量是不同的，系統(tǒng)各部分參數(shù)的值也不盡相同，采用常規(guī)PID控制器無法達(dá)到高性能的控制。因此，采用先進(jìn)的模糊PID控制器作為功頻調(diào)節(jié)單元的逆變控制器，并采用跟蹤微分器(TD)濾除信號(hào)中的干擾噪聲。這樣，通過模糊控制器對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以適應(yīng)系統(tǒng)的時(shí)變性，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性。燃燒控制裝置采用的模糊PID控制器結(jié)構(gòu)圖如圖14所示。
在燃機(jī)運(yùn)行過程中，一些性能指標(biāo)必須實(shí)時(shí)監(jiān)控，這些指標(biāo)包括透平出口溫度T2、溫升率和加速度，這四個(gè)量必須在燃機(jī)運(yùn)行過程實(shí)時(shí)檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)量的大小，作出相應(yīng)的調(diào)節(jié)。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制器主要由輸入量、模糊控制規(guī)則表、去模糊化、輸出量組成，分述如下輸入量以誤差E和誤差變化量EC作為模糊控制器的輸入對(duì)誤差E、誤差變化EC及控制量KP，KI，KD的模糊集及其論域定義如下E、EC和KP，KI，KD的模糊集均為{NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB}E的論域?yàn)閧-1.2，-0.8，-0.4，0，0.4，0.8，1.2}EC的論域?yàn)閧-0.6，-0.4，-0.2，0，0.2，0.4，0.6}KP的論域?yàn)閧0.7，0.8，0.9，1，1.1，1.2，1.3}KI的論域?yàn)閧0，0.01，0.02，0.03，0.04，0.05，0.06}KD的論域?yàn)閧0，0.5，1，1.5，2，2.5，3}模糊控制規(guī)則表如表所示，共49條模糊規(guī)則，為IfA and B then C的形式，加權(quán)系數(shù)為1，如a.If(e is NB)and(ec is NB)then(KPis PB)(KIis NB)(KDis PS)(1)b.If(e is NB)and(ec is NM)then(KPis PB)(KIis NB)(KDis NS)(1)………………表1 KP的模糊規(guī)則表

表2 KI的模糊規(guī)則表；


表3 KI的模糊規(guī)則表；

去模糊化采用加權(quán)平均法，將控制量由模糊量變?yōu)榫_量。針對(duì)論域中的每個(gè)元素xi(i=1,2,···,n)x1(t)x2=x1·δvx1T2maxPe=0nmax,]]>以它作為待判決輸出模糊集合的隸屬度μ(i)的加權(quán)系數(shù)，即取乘積xiμ(i)，再計(jì)算該乘積和

對(duì)于隸屬度和的平均值x0，即x0=Σi=1nxiμ(i)Σi=1nμ(i)---(1)]]>平均值x0便是應(yīng)用加權(quán)平均法為模糊集合求得的判決結(jié)果。最后，用輸出量化因子乘以x0以適應(yīng)控制要求，從而可得到控制量的實(shí)際值。
信號(hào)噪聲處理采用了一種新的非線性的跟蹤——微分器來解決存在的由不連續(xù)或帶隨機(jī)噪聲的量測(cè)信號(hào)合理地提取連續(xù)信號(hào)及微分信號(hào)的問題。其中，跟蹤微分器(TD，Tracking Differentiator)是“自抗擾控制器(ADRC)”的重要組成部分。
所謂跟蹤——微分器是這樣的機(jī)構(gòu)對(duì)它輸入一信號(hào)，它將輸出兩個(gè)信號(hào)x1和x2，其中x1跟蹤v(t)，而x2=x1·,]]>從而把x2作為v(t)的“近似微分”或“廣義微分”。跟蹤微分器得到的微分信號(hào)是輸入信號(hào)廣義導(dǎo)數(shù)的一種光滑逼近。
我們應(yīng)用了下面形式的二階跟蹤微分器x·1=x2x·2=-R·sign(x1-v(t)+|x2|x22R)---(2)]]>式中R為決定跟蹤快慢的參數(shù)為了避免在原點(diǎn)附近的震顫，將符號(hào)函數(shù)sign改為線性飽和函數(shù)sat，就得到有效的二階跟蹤微分器x·1=x2x·2=-R·sat(x1-v(t)+|x2|x22R,δ)---(3)]]>其中sat(A,δ)=sign(A),|A|>δAδ,|A|≤δ,δ>0]]>式中δ為線性飽和函數(shù)sat的參數(shù)TD采用離散化的結(jié)構(gòu)TD的離散化公式為x1(k+1)=x1(k)+h*x2(k)x2(k+1)=x2(k)+h*fst(x1(k)-v(k),x2(k),R,h1)---(4)]]>其中，v是輸入信號(hào)，x1是v的跟蹤信號(hào)，x2是x1的導(dǎo)數(shù)，可視為輸入信號(hào)v的導(dǎo)數(shù)，fst(x1(k)-v(k)，x2(k)，R，h1)＝-R*sat(g(k)，δ) (5)δ＝h1R(6)δ1＝h1δ (7)e(k)＝x1(k)-v(k) (8)y(k)＝e(k)+h1*x2(k) (9)g(k)=x2(k)-sign(y(k))*((δ-δ2+8R|y(k)|)/2),|y(k)|≥δ1x2(k)+y(k)/h1,|y(k)|≤δ1---(10)]]>sat(x,δ)=sign(x),|x|≥δxδ,|x|≤δ---(11)]]>h是積分步長，R是決定跟蹤快慢的參數(shù)。為了濾掉x1所含的噪聲，選取適當(dāng)?shù)膆1，能獲得很好的濾波效果。跟蹤效果要好，R要大，但R的過大會(huì)給微分信號(hào)增加高頻噪聲。折中的辦法是在保證跟蹤的前提下，R應(yīng)盡可能小。
4)、燃燒控制裝置的溫度調(diào)節(jié)方法燃機(jī)中控制透平進(jìn)氣溫度是非常重要的控制量。由于進(jìn)氣溫度很高，測(cè)量元件很容易被燒毀，溫度場也很不均勻，其溫度很難直接測(cè)量，因此用間接的測(cè)量方法對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)控制。間接溫度測(cè)量的原理圖如圖15所示，根據(jù)透平排出的氣體溫度T2*和透平進(jìn)氣溫度T1*在特性曲線網(wǎng)上的走向最為相似，并且T2*是反映T1*的主要因素的特性，通過補(bǔ)充其它因素進(jìn)行修正以達(dá)到對(duì)T1*的監(jiān)測(cè)和控制。
通過壓氣機(jī)出口壓力p2進(jìn)行修正根據(jù)透平進(jìn)氣溫度T1*隨T2*以及透平進(jìn)出口氣體壓氣比πT的關(guān)系T2*=T1*[1-(1-1πTmg)ηT]---(12)]]>其中ηT為熱效率，是，m＝1......m；可得T1=T2*1-ηT+1πTmgηT---(13)]]>式中mg=kg-1kg]]>(kg＝1.33——比熱比)。
對(duì)單軸恒速運(yùn)行的燃機(jī)，T1*是需要控制的量，當(dāng)系統(tǒng)滿載時(shí)πT的變化量很小，將上式在小范圍內(nèi)進(jìn)行線性化得ΔT1*=∂T1*∂T2*ΔT2*+∂T1*∂πTΔπT---(14)]]>∂T1*∂T2*=11-ηT+1πTmgηT---(15)]]>∂T1*∂T2*=T2*mgηTπT-(mg+1)(1-ηT+1πTmgηT)2---(16)]]>在πT變化很小時(shí)，通過改變T2*值的變化來加以修正保持T1*不變，即ΔT1*＝0，建立ΔT2*與ΔπT之間關(guān)系ΔT2*ΔπT=-(∂T1*∂πT)/(∂T1∂T2*)---(17)]]>上式在保持T1*不變條件下，ΔT2*隨ΔπT變化的曲線就是線性化后的等T1*線?？梢钥闯鲆訲2*間接測(cè)量T1*時(shí)，應(yīng)用πT修正方法，達(dá)到對(duì)溫度T1*的控制。
5)、燃燒控制裝置汽油柴油多級(jí)噴嘴點(diǎn)火實(shí)現(xiàn)方法微型燃機(jī)發(fā)電機(jī)組主要由壓氣機(jī)、透平、燃燒室、回?zé)崞?、空氣軸承、發(fā)電機(jī)、電力變換器、燃料噴射系統(tǒng)等組成。系統(tǒng)工作過程如下清潔的空氣經(jīng)過壓氣機(jī)增壓后，進(jìn)入回?zé)崞?，與透平排出的尾氣進(jìn)行熱交換后，送入燃燒室，與噴嘴噴出的燃料混合燃燒，并推動(dòng)透平做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能，經(jīng)過電力變換器變換后，輸出滿足用戶要求的交流電。
燃機(jī)被軟啟動(dòng)裝置的同步高速電機(jī)拖動(dòng)至點(diǎn)火轉(zhuǎn)速時(shí)，接收到中央控制裝置的點(diǎn)火指令后，點(diǎn)火線圈開始打火，值班噴嘴打開，向燃燒室內(nèi)送入燃油，8秒后，停止打火，根據(jù)此時(shí)燃燒室溫度判斷點(diǎn)火成功或者點(diǎn)火失敗，并發(fā)點(diǎn)火成功或失敗指令代碼。
點(diǎn)火成功后再開主噴嘴。具體流程如下確定作為主噴嘴的燃燒室運(yùn)行；確定燃燒已經(jīng)停止；打開點(diǎn)火器；確定燃燒室被重新點(diǎn)火；關(guān)閉點(diǎn)火器；主噴嘴持續(xù)運(yùn)行。
從燃燒器點(diǎn)火成功到轉(zhuǎn)速上升到空載轉(zhuǎn)速的95％采用閉環(huán)控制，同時(shí)供燃油量受燃燒器排氣溫度T2*最高溫度包絡(luò)線等參數(shù)的約束。燃燒器點(diǎn)火后，透平產(chǎn)生動(dòng)力，在起動(dòng)機(jī)和透平共同驅(qū)動(dòng)下微型燃機(jī)轉(zhuǎn)速持續(xù)上升，雙機(jī)拖動(dòng)時(shí)，保持起動(dòng)機(jī)的電流值維持低值不變。
6)、燃燒控制裝置汽油柴油多級(jí)噴嘴點(diǎn)火實(shí)現(xiàn)方法燃燒控制裝置主要由壓氣機(jī)、透平、燃燒室、回?zé)崞?、空氣軸承、發(fā)電機(jī)、電力變換器、燃料噴射系統(tǒng)等組成。系統(tǒng)工作過程如下清潔的空氣經(jīng)過壓氣機(jī)增壓后，進(jìn)入回?zé)崞?，與透平排出的尾氣進(jìn)行熱交換后，送入燃燒室，與噴嘴噴出的燃料混合燃燒，并推動(dòng)透平做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能，經(jīng)過電力變換器變換后，輸出滿足用戶要求的交流電。
燃機(jī)被軟啟動(dòng)單元的同步高速電機(jī)拖動(dòng)至點(diǎn)火轉(zhuǎn)速時(shí)，接收到中央控制單元的點(diǎn)火指令后，點(diǎn)火線圈開始打火，值班噴嘴打開，向燃燒室內(nèi)送入燃油，8秒后，停止打火，根據(jù)此時(shí)燃燒室溫度判斷點(diǎn)火成功或者點(diǎn)火失敗，并發(fā)點(diǎn)火成功或失敗指令代碼。
點(diǎn)火成功后再開主噴嘴。具體流程如下確定作為主噴嘴的燃燒室運(yùn)行；確定燃燒已經(jīng)停止；打開點(diǎn)火器；確定燃燒室被重新點(diǎn)火；關(guān)閉點(diǎn)火器；主噴嘴持續(xù)運(yùn)行。
從微型燃機(jī)點(diǎn)火成功到轉(zhuǎn)速上升到空載轉(zhuǎn)速的95％采用閉環(huán)控制，同時(shí)供燃油量受燃燒器排氣溫度T4*最高溫度包絡(luò)線等參數(shù)的約束。微型燃機(jī)點(diǎn)火后，透平產(chǎn)生動(dòng)力，在起動(dòng)機(jī)和透平共同驅(qū)動(dòng)下微型燃機(jī)轉(zhuǎn)速持續(xù)上升，雙機(jī)拖動(dòng)時(shí)，保持起動(dòng)機(jī)的電流值維持低值不變。
7)、燃燒控制裝置的停機(jī)熄火控制方法當(dāng)燃燒控制裝置接到熄火指令執(zhí)行正常停機(jī)時(shí)，先關(guān)閉與電力變換模塊的連接，向主控單元發(fā)出申請(qǐng)經(jīng)同意后關(guān)閉值班噴嘴和主噴嘴。
當(dāng)燃燒控制裝置接到緊急停機(jī)指令時(shí)，直接關(guān)閉主噴嘴和值班噴嘴，并向逆變控制裝置發(fā)送信號(hào)指令。
a)透平出口溫度T2在燃機(jī)運(yùn)行過程中，程序每經(jīng)過一個(gè)控制周期進(jìn)行一次檢測(cè)，并與設(shè)置好的最大值和調(diào)節(jié)值相比較，若此時(shí)透平出口溫度T2大于最大值，則直接報(bào)警停機(jī)；若此時(shí)透平出口溫度T2大于調(diào)節(jié)值，則進(jìn)行調(diào)節(jié)，而不是停機(jī)。
b)溫升率和加速度利用數(shù)字信號(hào)處理器內(nèi)部的定時(shí)器進(jìn)行定時(shí)，對(duì)溫升率和加速度每秒鐘檢測(cè)一次，將當(dāng)前溫度值和速度值與保留的前一秒的溫度值和速度值相減得到溫升率和加速度，如果該值大于設(shè)定好的標(biāo)準(zhǔn)值，則進(jìn)行調(diào)節(jié)，反之，則正常運(yùn)行。
c)透平出口溫度T2在燃機(jī)運(yùn)行過程中，程序每經(jīng)過一個(gè)控制周期進(jìn)行一次檢測(cè)，并與設(shè)置好的最大值和調(diào)節(jié)值相比較，若此時(shí)透平出口溫度T2大于最大值，則直接報(bào)警停機(jī)；若此時(shí)透平出口溫度T2大于調(diào)節(jié)值，則進(jìn)行調(diào)節(jié)，而不是停機(jī)。
d)溫升率和加速度利用數(shù)字信號(hào)處理器內(nèi)部的定時(shí)器進(jìn)行定時(shí)，對(duì)溫升率和加速度每秒鐘檢測(cè)一次，將當(dāng)前溫度值和速度值與保留的前一秒的溫度值和速度值相減得到溫升率和加速度，如果該值大于設(shè)定好的標(biāo)準(zhǔn)值，則進(jìn)行調(diào)節(jié)，反之，則正常運(yùn)行。
燃機(jī)性能指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊是按以下步驟執(zhí)行，如圖(9)所示；(1)、開始；(2)、1秒循環(huán)標(biāo)志加1；(3)、判斷1秒循環(huán)標(biāo)志是否為5；如果是，執(zhí)行步驟(4)；如果否，執(zhí)行步驟(15)；
(4)、發(fā)數(shù)標(biāo)志置1，1秒循環(huán)標(biāo)志置0；(5)、判斷是否工作在點(diǎn)火階段；如果是，執(zhí)行步驟(6)；如果否，執(zhí)行步驟(7)；(6)、時(shí)間標(biāo)志加1，執(zhí)行步驟(17)；(7)、判斷是否工作在電流閉環(huán)階段；如果是，執(zhí)行步驟(9)；如果否，執(zhí)行步驟(8)；(8)、判斷是否工作在轉(zhuǎn)速閉環(huán)階段；如果是，執(zhí)行步驟(9)；如果否，執(zhí)行步驟(18)；(9)、判斷包絡(luò)線是否已結(jié)束；如果是，執(zhí)行步驟(11)；如果否，執(zhí)行步驟(10)；(10)、判斷T2溫度是否超過裕度；如果是，執(zhí)行步驟(15)；如果否，執(zhí)行步驟(13)；(11)、讀包絡(luò)線值；(12)、判斷溫度是否超過包絡(luò)裕度；如果是，執(zhí)行步驟(15)；如果否，執(zhí)行步驟(13)；(13)、判斷溫度是否升溫；如果是，執(zhí)行步驟(15)；如果否，執(zhí)行步驟(14)；(14)、判斷加速度是否越限；如果是，執(zhí)行步驟(15)；如果否，執(zhí)行步驟(16)；(15)、調(diào)整標(biāo)志置1，執(zhí)行步驟(17)；(16)、調(diào)整標(biāo)志置0，執(zhí)行步驟(17)；(17)、當(dāng)前轉(zhuǎn)速給NOOLN，當(dāng)前溫度給T2OLD；(18)、結(jié)束。
本發(fā)明首次實(shí)現(xiàn)了使用TI公司數(shù)字信號(hào)處理器TM320LF2407a實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)，添補(bǔ)了國內(nèi)空白，提高控制精度并降低技術(shù)成本，同時(shí)便于產(chǎn)品的更新?lián)Q代。在控制方法上使用多種調(diào)節(jié)方法和模糊PID控制器，進(jìn)一步提高了控制精度和系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性。本控制器所涉及的器和控制方法可成為通用控制技術(shù)，應(yīng)用到其他需要燃料壓力控制的場合。它的優(yōu)點(diǎn)是控制精度高、安全、穩(wěn)定，開發(fā)成本低。


圖1為燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2為燃燒控制裝置與燃燒室的連接示意圖；圖3為燃燒控制裝置與燃燒室的變量關(guān)系示意圖；圖4為燃燒控制裝置硬件結(jié)構(gòu)框圖；圖5為系統(tǒng)初始化和自檢模塊的程序流程圖；圖6為燃燒器點(diǎn)火模塊的程序流程圖；圖7為燃燒器功率閉環(huán)調(diào)節(jié)模塊的程序流程圖；圖8為燃燒控制裝置停機(jī)控制模塊的程序流程圖；
圖9為燃機(jī)性能指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊的程序流程圖；圖10為啟動(dòng)過程速度限制曲線圖；圖11為最優(yōu)控制曲線圖；圖12為模糊控制系統(tǒng)原理框圖；圖13為模糊控制器的原理框圖；圖14為模糊PID控制器的結(jié)構(gòu)框圖；圖15為間接溫度測(cè)量原理圖；具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明；燃?xì)廨啓C(jī)(簡稱燃機(jī))運(yùn)行時(shí)，燃燒控制裝置對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)參數(shù)進(jìn)行在線辨識(shí)，并實(shí)時(shí)控制，要求軟件代碼簡潔，執(zhí)行效率高。為達(dá)到這個(gè)要求，我們采用匯編語言進(jìn)行燃燒控制裝置的程序編寫。燃燒控制裝置的控制方法分為控制裝置初始化和自檢、燃機(jī)點(diǎn)火、功率閉環(huán)調(diào)節(jié)、停機(jī)控制和燃機(jī)性能指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)控五大模塊。
1、控制裝置初始化和自檢模塊這一部分程序要為燃機(jī)的正常運(yùn)行做好準(zhǔn)備，如圖(5)所示，是按以下步驟執(zhí)行的(1)控制裝置初始化，自檢；(2)判斷狀態(tài)字是否正常，如果是，執(zhí)行步驟(6)；如果否，執(zhí)行步驟(3)；(3)調(diào)用CAN發(fā)送子程序，向中央控制裝置發(fā)故障代碼；(4)判斷中央控制裝置是否有代碼；如果是，執(zhí)行步驟(5)；如果否，執(zhí)行步驟(4)；(5)執(zhí)行指令；(6)向中央控制裝置發(fā)自檢正常信號(hào)；(7)判斷是否有燃機(jī)啟動(dòng)信號(hào)；如果是，執(zhí)行步驟(10)；如果否，執(zhí)行步驟(8)；(8)判斷是否有其它控制命令；如果是，執(zhí)行步驟(9)；如果否，返回步驟(7)；(9)執(zhí)行命令，返回步驟(7)；(10)調(diào)用燃燒器點(diǎn)火子程序；(11)關(guān)閉調(diào)用子程序；(12)正常停機(jī)；(13)結(jié)束。
2.燃燒器點(diǎn)火模塊燃?xì)廨啓C(jī)被軟啟動(dòng)控制裝置的同步高速電機(jī)拖動(dòng)至點(diǎn)火轉(zhuǎn)速時(shí)，接收到中央控制裝置的點(diǎn)火指令后，點(diǎn)火線圈開始打火，值班噴嘴打開，向燃燒室內(nèi)送入燃料，8秒后，停止打火，根據(jù)此時(shí)燃燒室溫度判斷點(diǎn)火成功或者點(diǎn)火失敗，并向中央控制裝置發(fā)點(diǎn)火成功或失敗指令代碼。具體工作步驟是按以下步驟執(zhí)行的，如圖(6)所示；(1)、將工作階段標(biāo)志置為工作在點(diǎn)火階段，開定時(shí)器，打開放氣活門電磁閥；(2)、調(diào)用A/D采樣子程序；(3)、判斷是否達(dá)到點(diǎn)火轉(zhuǎn)速，如果是，執(zhí)行步驟(4)；如果否，執(zhí)行步驟(24)；(4)、給中央控制裝置發(fā)送等待點(diǎn)火指令；(5)、判斷是否收到中央控制裝置允許點(diǎn)火指令；如果是，執(zhí)行步驟(6)；如果否，返回步驟(5)；(6)、接通點(diǎn)火線圈，設(shè)燃機(jī)工作階段標(biāo)志為1(點(diǎn)火)；(7)、延時(shí)3秒；(8)、選通DA燃料閥輸出給定值；(9)、調(diào)用AD子程序，調(diào)用轉(zhuǎn)速捕獲子程序，給軟啟動(dòng)控制裝置發(fā)送轉(zhuǎn)速信號(hào)；(10)、判斷所發(fā)數(shù)據(jù)標(biāo)志是否為1；如果是，執(zhí)行步驟(11)；如果否，執(zhí)行步驟(12)；(11)、調(diào)用CAN發(fā)送子程序，向顯示及通訊裝置發(fā)轉(zhuǎn)速和T2信號(hào)，并清除發(fā)送數(shù)據(jù)標(biāo)志位；(12)、判斷是否已延時(shí)8秒；如果是，執(zhí)行步驟(13)；如果否，返回步驟(9)；(13)、關(guān)點(diǎn)火線圈；(14)、判斷點(diǎn)火是否成功；如果是，執(zhí)行步驟(17)；如果否，執(zhí)行步驟(15)；(15)、通過CAN向中央控制裝置發(fā)送點(diǎn)火失敗信號(hào)；(16)、關(guān)燃料調(diào)解閥，死循環(huán)；(17)、通過CAN向中央控制裝置發(fā)送點(diǎn)火成功信號(hào)，燃料閥降到暖風(fēng)值；(18)、調(diào)用AD子程序，調(diào)用轉(zhuǎn)速捕獲子程序，給軟啟動(dòng)控制裝置發(fā)送轉(zhuǎn)速信號(hào)；(19)、判斷所發(fā)數(shù)據(jù)標(biāo)志是否為1；如果是，執(zhí)行步驟(20)；如果否，執(zhí)行步驟(21)；(20)、調(diào)用CAN子程序，向顯示及通訊裝置發(fā)送數(shù)據(jù)，并清除發(fā)送數(shù)據(jù)標(biāo)志位；(21)、判斷是否已延時(shí)60秒；如果是，執(zhí)行步驟(22)；如果否，返回步驟(18)；(22)、當(dāng)前溫度給T2OLD，當(dāng)前轉(zhuǎn)速給NOOLD；(23)、結(jié)束；
(24)、判斷壓氣機(jī)壓力是否大于XXXX；如果是，執(zhí)行步驟(25)；如果否，執(zhí)行步驟(26)；(25)、調(diào)用捕獲程序；(26)、檢查發(fā)送標(biāo)志是否為1；如果是，返回步驟(2)；如果否，執(zhí)行步驟(27)；(27)、調(diào)CAN發(fā)送子程序，清發(fā)送標(biāo)志，返回步驟(2)。
3.燃燒器功率閉環(huán)調(diào)節(jié)模塊燃機(jī)達(dá)到空載轉(zhuǎn)速后，向中央控制裝置發(fā)達(dá)到空載轉(zhuǎn)速指令，燃燒控制裝置的控制程序進(jìn)入功率閉環(huán)調(diào)節(jié)階段。逆變控制裝置向燃燒控制器傳送當(dāng)前功率值，燃燒控制裝置根據(jù)當(dāng)前功率值查找保存在固定內(nèi)存區(qū)的表格數(shù)據(jù)，得到需要的轉(zhuǎn)速值，送到轉(zhuǎn)速給定裝置，然后進(jìn)行PID閉環(huán)調(diào)節(jié)，使之達(dá)到要求達(dá)到的功率所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速值。
燃燒器功率閉環(huán)調(diào)節(jié)模塊的工作流程如圖(7)所示，是按以下步驟執(zhí)行的(1)、關(guān)閉串口，防止串口干擾；(2)、置工作階段標(biāo)志；(3)、將空載轉(zhuǎn)速作為給定；(4)、判斷是否達(dá)到額定轉(zhuǎn)速；如果是，執(zhí)行步驟(8)；如果否，執(zhí)行步驟(5)；(5)、判斷轉(zhuǎn)速容差檢測(cè)次數(shù)是否到達(dá)5次；如果是，執(zhí)行步驟(6)；如果否，執(zhí)行步驟(9)；(6)、與中央控制裝置通訊，達(dá)到空載轉(zhuǎn)速；(7)、關(guān)放氣活門電磁閥，功率閉環(huán)標(biāo)志置1，打開串口，執(zhí)行步驟(9)；(8)、轉(zhuǎn)到空載時(shí)檢測(cè)轉(zhuǎn)速容差的次數(shù)；(9)、調(diào)用AD采樣子程序，調(diào)用捕獲子程序，調(diào)用PID調(diào)節(jié)算法；(10)、判斷標(biāo)志是否為1；如果是，執(zhí)行步驟(11)；如果否，執(zhí)行步驟(12)；(11)、調(diào)整PID的增量；(12)、調(diào)用DA子程序輸出控制量；(13)、判斷T2是否超限；如果是，執(zhí)行步驟(15)；如果否，執(zhí)行步驟(14)；(14)、判斷速度是否超限；如果是，執(zhí)行步驟(15)；如果否，執(zhí)行步驟(16)；(15)、IO給中央控制裝置故障信號(hào)；(16)、查詢CAN郵箱是否有正常停機(jī)信號(hào)；如果是，執(zhí)行步驟(21)；如果否，執(zhí)行步驟(17)；(17)、查詢CAN郵箱是否有充電停機(jī)信號(hào)；如果是，執(zhí)行步驟(22)；如果否，執(zhí)行步驟(18)；(18)、判斷CAN發(fā)數(shù)據(jù)標(biāo)志是否等于1；如果是，執(zhí)行步驟(19)；如果否，執(zhí)行步驟(20)；(19)、調(diào)用CAN發(fā)送子程序，清發(fā)送標(biāo)志；(20)、判斷閉環(huán)標(biāo)志是否為1；如果是，返回步驟(9)；如果否，返回步驟(3)；(21)、空載轉(zhuǎn)速給NO，執(zhí)行步驟(23)；(22)、充電轉(zhuǎn)速給NO，充電標(biāo)志置1，執(zhí)行步驟(23)；(23)、調(diào)用停機(jī)程序；(24)、結(jié)束。
4.燃燒控制裝置停機(jī)控制模塊當(dāng)燃燒控制裝置接收到中央控制裝置發(fā)送過來的停機(jī)指令之后，進(jìn)入停機(jī)控制程序。首先判斷接收到的是正常停機(jī)還是充電停機(jī)，然后將對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速值送到給定轉(zhuǎn)速單元，將燃燒器轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)節(jié)至空載轉(zhuǎn)速或充電轉(zhuǎn)速；然后延時(shí)15秒，通過已經(jīng)打開的閥門排空燃燒室和管道內(nèi)氣體，最后執(zhí)行關(guān)閉閥門，使燃機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)的操作。
燃燒控制器停機(jī)控制模塊的工作流程如圖(8)所示，是按以下步驟執(zhí)行的；(1)、開始；(2)、調(diào)用AD子程序，調(diào)用捕獲子程序，PID調(diào)節(jié)算法，調(diào)用DA子程序輸出控制量；(3)、判斷是否有發(fā)數(shù)標(biāo)志；如果是，執(zhí)行步驟(4)；；如果否，執(zhí)行步驟(5)；(4)、調(diào)用CAN發(fā)子程序向顯示及通訊裝置發(fā)當(dāng)前數(shù)據(jù)，清發(fā)送標(biāo)志；(5)、判斷充電標(biāo)志是否是1；如果是，執(zhí)行步驟(9)；如果否，執(zhí)行步驟(6)；(6)、判斷是否達(dá)到空載轉(zhuǎn)速，如果是，執(zhí)行步驟(7)；如果否，執(zhí)行步驟(8)；(7)、判斷轉(zhuǎn)速容差檢測(cè)是否到5；如果是，執(zhí)行步驟(10)；如果否，返回步驟(2)；(8)、轉(zhuǎn)速容差次數(shù)清零，返回步驟(2)；(9)、判斷MBOX0A是否有充電結(jié)束信號(hào)；如果是，執(zhí)行步驟(10)；如果否，返回步驟(2)；(10)、調(diào)用延時(shí)子程序，關(guān)閉燃料閥，死循環(huán)；(11)、結(jié)束。
5、燃機(jī)性能指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊燃機(jī)性能指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊采用PID模糊控制理論，是按以下步驟執(zhí)行，如圖(9)所示；(1)、開始；(2)、1秒循環(huán)標(biāo)志加1；(3)、判斷1秒循環(huán)標(biāo)志是否為5；如果是，執(zhí)行步驟(4)；如果否，執(zhí)行步驟(15)；(4)、發(fā)數(shù)標(biāo)志置1，1秒循環(huán)標(biāo)志置0；(5)、判斷是否工作在點(diǎn)火階段；如果是，執(zhí)行步驟(6)；如果否，執(zhí)行步驟(7)；(6)、時(shí)間標(biāo)志加1，執(zhí)行步驟(17)；(7)、判斷是否工作在電流閉環(huán)階段；如果是，執(zhí)行步驟(9)；如果否，執(zhí)行步驟(8)；(8)、判斷是否工作在轉(zhuǎn)速閉環(huán)階段；如果是，執(zhí)行步驟(9)；如果否，執(zhí)行步驟(18)；(9)、判斷包絡(luò)線是否已結(jié)束；如果是，執(zhí)行步驟(11)；如果否，執(zhí)行步驟(10)；(10)、判斷T2溫度是否超過裕度；如果是，執(zhí)行步驟(15)；如果否，執(zhí)行步驟(13)；(11)、讀包絡(luò)線值；(12)、判斷溫度是否超過包絡(luò)裕度；如果是，執(zhí)行步驟(15)；如果否，執(zhí)行步驟(13)；(13)、判斷溫度是否升溫；如果是，執(zhí)行步驟(15)；如果否，執(zhí)行步驟(14)；(14)、判斷加速度是否越限；如果是，執(zhí)行步驟(15)；如果否，執(zhí)行步驟(16)；(15)、調(diào)整標(biāo)志置1，執(zhí)行步驟(17)；(16)、調(diào)整標(biāo)志置0，執(zhí)行步驟(17)；(17)、當(dāng)前轉(zhuǎn)速給NOOLN，當(dāng)前溫度給T2OLD；(18)、結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種微型燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒控制裝置的控制方法，其特征在于該控制方法分為控制裝置初始化和自檢、燃燒器點(diǎn)火、功率閉環(huán)調(diào)節(jié)、停機(jī)控制和燃機(jī)性能指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)控五大模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒控制裝置的控制方法，其特征在于所述的控制裝置初始化和自檢模塊是按以下步驟執(zhí)行的(1)系統(tǒng)初始化，系統(tǒng)自檢；(2)判斷狀態(tài)字是否正常，如果是，執(zhí)行步驟(6)；如果否，執(zhí)行步驟(3)；(3)調(diào)用CAN發(fā)送子程序，向中央控制裝置發(fā)故障代碼；(4)判斷中央控制裝置是否有代碼；如果是，執(zhí)行步驟(5)；如果否，執(zhí)行步驟(4)；(5)執(zhí)行指令；(6)向中央控制裝置發(fā)自檢正常信號(hào)；(7)判斷是否有燃機(jī)啟動(dòng)信號(hào)；如果是，執(zhí)行步驟(10)；如果否，執(zhí)行步驟(8)；(8)判斷是否有其它控制命令；如果是，執(zhí)行步驟(9)；如果否，返回步驟(7)；(9)執(zhí)行命令，返回步驟(7)；(10)調(diào)用燃燒器點(diǎn)火子程序；(11)關(guān)閉調(diào)用子程序；(12)正常停機(jī)；(13)結(jié)束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒控制裝置的控制方法，其特征在于所述的燃燒器點(diǎn)火模塊，是按以下步驟執(zhí)行的；(1)、將工作階段標(biāo)志置為工作在點(diǎn)火階段，開定時(shí)裝置，打開放氣活門電磁閥；(2)、調(diào)用A/D采樣子程序；(3)、判斷是否達(dá)到點(diǎn)火轉(zhuǎn)速，如果是，執(zhí)行步驟(4)；如果否，執(zhí)行步驟(24)；(4)、給中央控制裝置發(fā)送等待點(diǎn)火指令；(5)、判斷是否收到中央控制裝置允許點(diǎn)火指令；如果是，執(zhí)行步驟(6)；如果否，返回步驟(5)；(6)、接通點(diǎn)火線圈，設(shè)燃機(jī)工作階段標(biāo)志為1；(7)、延時(shí)3秒；(8)、選通DA燃料閥輸出給定值；(9)、調(diào)用AD子程序，調(diào)用轉(zhuǎn)速捕獲子程序，給軟啟動(dòng)控制裝置發(fā)送轉(zhuǎn)速信號(hào)；(10)、判斷所發(fā)數(shù)據(jù)標(biāo)志是否為1；如果是，執(zhí)行步驟(11)；如果否，執(zhí)行步驟(12)；(11)、調(diào)用CAN發(fā)送子程序，向顯示及通訊裝置發(fā)轉(zhuǎn)速和T2信號(hào)，并清除發(fā)送數(shù)據(jù)標(biāo)志位；(12)、判斷是否已延時(shí)8秒；如果是，執(zhí)行步驟(13)；如果否，返回步驟(9)；(13)、關(guān)點(diǎn)火線圈；(14)、判斷點(diǎn)火是否成功；如果是，執(zhí)行步驟(17)；如果否，執(zhí)行步驟(15)；(15)、通過CAN向中央控制裝置發(fā)送點(diǎn)火失敗信號(hào)；(16)、關(guān)燃料調(diào)解閥，死循環(huán)；(17)、通過CAN向中央控制裝置發(fā)送點(diǎn)火成功信號(hào)，燃料閥降到暖風(fēng)值；(18)、調(diào)用AD子程序，調(diào)用轉(zhuǎn)速捕獲子程序，給軟啟動(dòng)控制裝置發(fā)送轉(zhuǎn)速信號(hào)；(19)、判斷所發(fā)數(shù)據(jù)標(biāo)志是否為1；如果是，執(zhí)行步驟(20)；如果否，執(zhí)行步驟(21)；(20)、調(diào)用CAN子程序，向顯示及通訊裝置發(fā)送數(shù)據(jù)，并清除發(fā)送數(shù)據(jù)標(biāo)志位；(21)、判斷是否已延時(shí)60秒；如果是，執(zhí)行步驟(22)；如果否，返回步驟(18)；(22)、當(dāng)前溫度給T20LD，當(dāng)前轉(zhuǎn)速給NOOLD；(23)、結(jié)束；(24)、判斷壓氣機(jī)壓力是否大于XXXX；如果是，執(zhí)行步驟(25)；如果否，執(zhí)行步驟(26)；(25)、調(diào)用捕獲程序；(26)、檢查發(fā)送標(biāo)志是否為1；如果是，返回步驟(2)；如果否，執(zhí)行步驟(27)；(27)、調(diào)CAN發(fā)送子程序，清發(fā)送標(biāo)志，返回步驟(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒控制裝置的控制方法，其特征在于所述的燃燒裝置功率閉環(huán)調(diào)節(jié)模塊，按以下步驟執(zhí)行(1)、關(guān)閉串口，防止串口干擾；(2)、置工作階段標(biāo)志；(3)、將空載轉(zhuǎn)速作為給定；(4)、判斷是否達(dá)到額定轉(zhuǎn)速；如果是，執(zhí)行步驟(8)；如果否，執(zhí)行步驟(5)；(5)、判斷轉(zhuǎn)速容差檢測(cè)次數(shù)是否到達(dá)5次；如果是，執(zhí)行步驟(6)；如果否，執(zhí)行步驟(9)；(6)、與中央控制裝置通訊，達(dá)到空載轉(zhuǎn)速；(7)、關(guān)放氣活門電磁閥，功率閉環(huán)標(biāo)志置1，打開串口，執(zhí)行步驟(9)；(8)、轉(zhuǎn)到空載時(shí)檢測(cè)轉(zhuǎn)速容差的次數(shù)；(9)、調(diào)用AD采樣子程序，調(diào)用捕獲子程序，調(diào)用PID調(diào)節(jié)算法；(10)、判斷標(biāo)志是否為1；如果是，執(zhí)行步驟(11)；如果否，執(zhí)行步驟(12)；(11)、調(diào)整PID的增量；(12)、調(diào)用DA子程序輸出控制量；(13)、判斷T2是否超限；如果是，執(zhí)行步驟(15)；如果否，執(zhí)行步驟(14)；(14)、判斷速度是否超限；如果是，執(zhí)行步驟(15)；如果否，執(zhí)行步驟(16)；(15)、IO給中央控制裝置故障信號(hào)；(16)、查詢CAN郵箱是否有正常停機(jī)信號(hào)；如果是，執(zhí)行步驟(21)；如果否，執(zhí)行步驟(17)；(17)、查詢CAN郵箱是否有充電停機(jī)信號(hào)；如果是，執(zhí)行步驟(22)；如果否，執(zhí)行步驟(18)；(18)、判斷CAN發(fā)數(shù)據(jù)標(biāo)志是否等于1；如果是，執(zhí)行步驟(19)；如果否，執(zhí)行步驟(20)；(19)、調(diào)用CAN發(fā)送子程序，清發(fā)送標(biāo)志；(20)、判斷閉環(huán)標(biāo)志是否為1；如果是，返回步驟(9)；如果否，返回步驟(3)；(21)、空載轉(zhuǎn)速給NO，執(zhí)行步驟(23)；(22)、充電轉(zhuǎn)速給NO，充電標(biāo)志置1，執(zhí)行步驟(23)；(23)、調(diào)用停機(jī)程序；(24)、結(jié)束。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒控制裝置的控制方法，其特征在于所述的燃燒控制裝置停機(jī)控制模塊，按以下步驟執(zhí)行(1)、開始；(2)、調(diào)用AD子程序，調(diào)用捕獲子程序，PID調(diào)節(jié)算法，調(diào)用DA子程序輸出控制量；(3)、判斷是否有發(fā)數(shù)標(biāo)志；如果是，執(zhí)行步驟(4)；；如果否，執(zhí)行步驟(5)；(4)、調(diào)用CAN發(fā)子程序向顯示及通訊控制裝置發(fā)當(dāng)前數(shù)據(jù)，清發(fā)送標(biāo)志；(5)、判斷充電標(biāo)志是否是1；如果是，執(zhí)行步驟(9)；如果否，執(zhí)行步驟(6)；(6)、判斷是否達(dá)到空載轉(zhuǎn)速，如果是，執(zhí)行步驟(7)；如果否，執(zhí)行步驟(8)；(7)、判斷轉(zhuǎn)速容差檢測(cè)是否到5；如果是，執(zhí)行步驟(10)；如果否，返回步驟(2)；(8)、轉(zhuǎn)速容差次數(shù)清零，返回步驟(2)；(9)、判斷MBOX0A是否有充電結(jié)束信號(hào)；如果是，執(zhí)行步驟(10)；如果否，返回步驟(2)；(10)、調(diào)用延時(shí)子程序，關(guān)閉燃料閥，死循環(huán)；(11)、結(jié)束。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒控制裝置的控制方法，其特征在于所述的燃機(jī)性能指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊，采用PID模糊控制理論，按以下步驟執(zhí)行(1)、開始；(2)、1秒循環(huán)標(biāo)志加1；(3)、判斷1秒循環(huán)標(biāo)志是否為5；如果是，執(zhí)行步驟(4)；如果否，執(zhí)行步驟(15)；(4)、發(fā)數(shù)標(biāo)志置1，1秒循環(huán)標(biāo)志置0；(5)、判斷是否工作在點(diǎn)火階段；如果是，執(zhí)行步驟(6)；如果否，執(zhí)行步驟(7)；(6)、時(shí)間標(biāo)志加1，執(zhí)行步驟(17)；(7)、判斷是否工作在電流閉環(huán)階段；如果是，執(zhí)行步驟(9)；如果否，執(zhí)行步驟(8)；(8)、判斷是否工作在轉(zhuǎn)速閉環(huán)階段；如果是，執(zhí)行步驟(9)；如果否，執(zhí)行步驟(18)；(9)、判斷包絡(luò)線是否已結(jié)束；如果是，執(zhí)行步驟(11)；如果否，執(zhí)行步驟(10)；(10)、判斷T2溫度是否超過裕度；如果是，執(zhí)行步驟(15)；如果否，執(zhí)行步驟(13)；(11)、讀包絡(luò)線值；(12)、判斷溫度是否超過包絡(luò)裕度；如果是，執(zhí)行步驟(15)；如果否，執(zhí)行步驟(13)；(13)、判斷溫度是否升溫；如果是，執(zhí)行步驟(15)；如果否，執(zhí)行步驟(14)；(14)、判斷加速度是否越限；如果是，執(zhí)行步驟(15)；如果否，執(zhí)行步驟(16)；(15)、調(diào)整標(biāo)志置1，執(zhí)行步驟(17)；(16)、調(diào)整標(biāo)志置0，執(zhí)行步驟(17)；(17)、當(dāng)前轉(zhuǎn)速給NOOLN，當(dāng)前溫度給T2OLD；(18)、結(jié)束。
全文摘要
一種微型燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒控制裝置及控制方法，該燃燒控制裝置對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)參數(shù)進(jìn)行在線辨識(shí)，并實(shí)時(shí)控制；控制方法利用傳統(tǒng)的PID控制結(jié)合智能模糊控制理論，使該控制裝置具有在線參數(shù)自校正功能，分為控制裝置初始化和自檢、燃燒器點(diǎn)火、功率閉環(huán)調(diào)節(jié)、停機(jī)控制和燃機(jī)性能指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)控五大模塊。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是控制精度高、安全、穩(wěn)定，開發(fā)成本低。
文檔編號(hào)F02D28/00GK101078373SQ20071001197
公開日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2007年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月5日
發(fā)明者張化光, 閆士杰, 李愛平, 陳宏志, 邊春元, 李萌 申請(qǐng)人:東北大學(xué)