一种螺旋桨相同步控制中的相角处理逻辑的制作方法

[0001]
本发明用于螺旋桨相同步控制中的相角处理，涉及一种螺旋桨相同步控制中的相角处理逻辑，属于螺旋桨相同步控制领域，可用于螺旋桨的噪声控制。


背景技术：

[0002]
航空涡桨发动机具有耗油率低、单台功率大、速度特性和机动能力好等优点。与涡喷涡扇等发动机相比，其缺点在于螺旋桨直接在空气中高速旋转，产生的较大的噪声，而多螺旋桨飞机由于多螺旋桨旋转对机舱产生很大的噪声和振动。螺旋桨飞机的内部噪声水平为85～105db，而若要达到涡扇发动机飞机相同的内部噪声水平，其噪声需要下降25db。螺旋桨相同步控制降噪利用已有的声源相互抵消，通过控制多螺旋桨飞机的几个螺旋桨保持设定的相角差，使原本独立的螺旋桨产生的噪声振动部分抵消，达到降低舱内振动和噪声的效果。


技术实现要素：

[0003]
本发明的目的在于优化传统的螺旋桨相同步控制中相角处理过程，提出一种螺旋桨相同步控制中的相角处理逻辑，通过比较系统输入的相角指令与螺旋桨实际的工作相角值，判断当前螺旋桨相角的状态，对指令信息进行处理并输出螺旋桨相角的调整方式。这种相角处理逻辑能够提高相角调整的速度，减小控制螺旋桨达到指令相角的代价。
[0004]
设螺旋桨的叶片数目为n，则相角的范围是-(180/n)
°
～(180/n)
°
，定义相角范围的一半的角度即(180/n)
°
为半相角γ，无论叶片数目多少，相角的处理逻辑是相同的。将输入的指令相角记为α，工作相角记为β。
[0005]
判断当前螺旋桨相角的状态的具体过程如下：对工作相角和指令相角进行数值计算，将|α-β|≤γ时，螺旋桨的相角状态定义为状态1；|α-β|＞γ时，螺旋桨的相角状态定义为状态2。
[0006]
对指令信息进行处理并输出螺旋桨相角的调整方式的具体过程如下：依据相角状态采用对应的指令处理方式。螺旋桨的相角为状态1时，按照默认的控制策略调整螺旋桨的相角，使从机的相角达到指令值，其相对角位移绝对值为|α-β|；而螺旋桨的相角为状态2时，其相对角位移绝对值为2γ-|α-β|，根据指令相角与工作相角的大小，分成两种情况：若α＞β，采用减速方式使螺旋桨的相角持续减小直至越过相角范围的下限，跳变至范围上限，继续减速直至达到指令值。反之α≤β，则采用加速方式，使工作相角先越过相角范围的上限，跳变到相角范围的下限，继续加速直至使螺旋桨的相角达到指令值。
[0007]
本发明具有的明显优势：
[0008]
(1)指令逻辑优化了相角的控制路径，具有更小的相角控制的代价。
[0009]
(2)减小了在指令相角与工作相角相差较大时相角调整的相对角位移，被控螺旋桨的相角能更快达到指令相角。
附图说明
[0010]
图1角位移和相角的关系图。
[0011]
图2 6叶片螺旋桨的指令信号逻辑修正图，横轴表示指令相角，纵轴表示螺旋桨的工作相角。
[0012]
图3受控螺旋桨的相角状态判断及相角处理方式的示意框图。
具体实施方式
[0013]
下面结合图1-图3具体说明本发明的相角处理逻辑。
[0014]
螺旋桨相同步控制其重点在于对多个螺旋桨的相角的同步控制，选定一台发动机作为参考主机，保持转速恒定，其他几台发动机均为从机，追随主机的相角实现相同步控制。从机都需要从机接收相角控制指令，通过其转速调节使螺旋桨相角达到预定值。
[0015]
角位移为转速的积分，相角是描述多台螺旋桨之间关系的一种非线性的角度，与角位移的关系如图1所示。多叶片螺旋桨的相角范围与其叶片的数目有关，n个叶片的螺旋桨的相角范围是-(180/n)
°
～(180/n)
°
。已有的相角处理逻辑是在相角范围的上下限之间进行调节，即实际工作相角大于指令相角，进行减速使工作相角达到指令值；反之，加速调节相角达指令值。而结合图1，可知在相角的上限附近持续增大相角，则相角会跳变至下限，而后从下限继续增大；而在相角的下限附近持续减小相角，则相角会先跳变至上限，而后继续减小。现有的相角处理逻辑没有应用这一特性，当工作相角与指令相角差较大时，从机的螺旋桨到达预定相角的相对角位移也就会很大。那么对传统的相角处理逻辑依据相角特性进行优化，以减小螺旋桨相角调节的控制代价，是极为必要的。
[0016]
本发明的相角处理逻辑可应用于多叶片螺旋桨的相角处理。无论叶片数目多少，其方法相同，下面以6叶片螺旋桨为例来进行说明。
[0017]
(1)判断当前当前螺旋桨相角的状态。装配有6个叶片的螺旋桨，其相角范围为-30
°
～+30
°
。当指令相角与工作相角之差小于等于30
°
，即|α-β|≤30
°
，此时螺旋桨的相角状态为状态1，即图2中空白部分所表示的区域。当指令相角与工作相角之差小于等于30
°
，即|α-β|＞30
°
，此时螺旋桨的相角状态为状态2，即图2中阴影部分所表示的区域。
[0018]
(2)如图3所示，当螺旋桨的相角状态为状态1时，按照传统的控制逻辑进行相角的调整，在控制过程中没有相角跳变，相对角位移为|α-β|，通过螺旋桨转速的增减来改变工作相角。若α＞β，则通过加速使螺旋桨的相角持续增大直至达到指令值；反之，若α≤β，则通过减速使螺旋桨的相角持续减小直至达到指令值。
[0019]
(3)如图3所示，当螺旋桨的相角为状态2时，在控制过程中存在相角跳变，其相对角位移绝对值为60
°-
|α-β|，根据指令相角与工作相角的大小，分成两种：若α＞β，采用减速使从机的相角持续减小直至越过相角范围的下限，跳变至范围上限，继续减速直至达到指令值；反之若α≤β，采用加速方式使螺旋桨的相角先越过相角范围的上限，跳变到范围的下限，继续加速直至达到指令值。

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