(57)【要約】【課題】ガスタービンエンジンの起動時間を短くし、ガスタービンエンジン内の燃料調量弁などの位置作動システム構成部品に対するヌル電流値をより安定にする。【解決手段】本方法は、位置作動システム構成部品に対する要求信号と位置作動システム構成部品に対する位置信号との間の誤差値を決定し、スケジューリングパラメータ値の関数として積分ゲインスケーラを決定し、決定された誤差値と決定された積分ゲインスケーラとに基づいて積分ゲインを決定する。さらに、本方法は、スケジューリングパラメータ値の関数として比例ゲインスケーラを決定するステップ、および決定された誤差値と決定された比例部分ゲインスケーラとに基づいて比例ゲインを決定するステップを含む。本方法は、決定された積分ゲインと決定された比例ゲインとを加算して位置作動システム構成部品に対するヌル電流値を決定する。【選択図】図１
2017015079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン（１０）の位置作動システム構成部品を制御するための方法（２００）であって、
前記位置作動システム構成部品に対する要求信号と前記位置作動システム構成部品の位置信号との間の誤差値を決定するステップ（２０２）と、
前記ガスタービンエンジン（１０）のスケジューリングパラメータ値を決定するステップ（２０４）と、
前記位置作動システム構成部品に対するヌル電流値を決定するステップ（２０６）であって、
前記スケジューリングパラメータ値の関数として積分ゲインスケーラを決定するステップ（２０８）と、
前記決定された誤差値と前記決定された積分ゲインスケーラとに基づいて積分ゲインを決定するステップ（２１０）と、
前記スケジューリングパラメータ値の関数として比例ゲインスケーラを決定するステップ（２１２）と、
前記決定された誤差値と前記決定された比例ゲインスケーラとに基づいて比例ゲインを決定するステップ（２１４）と、
前記決定された積分ゲインと前記決定された比例ゲインとを加算して前記ヌル電流値を決定するステップと
を含むヌル電流値を決定するステップ（２０６）と
を含む方法（２００）。
【請求項２】
前記スケジューリングパラメータが前記ガスタービンエンジン（１０）のコア速度である、請求項１記載の方法（２００）。
【請求項３】
前記位置作動システム構成部品が燃料調量弁（３０）である、請求項１記載の方法（２００）。
【請求項４】
前記ヌル電流値を決定するステップ（２０６）が、
前記スケジューリングパラメータの関数としてヌル電流オフセット値を決定するステップ（２１６）と、
前記ヌル電流オフセット値を前記決定された積分ゲインと前記決定された比例ゲインとに加算して前記ヌル電流値を決定するステップと
をさらに含む、請求項１記載の方法（２００）。
【請求項５】
前記スケジューリングパラメータの関数として前記ヌル電流オフセット値を決定するステップ（２１６）が、
前記ガスタービンエンジン（１０）に対するヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルを決定するステップ（３０２）と、
前記スケジューリングパラメータと前記決定されたヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルとに基づいて前記ヌル電流オフセット値を決定するステップと
を含む、請求項４記載の方法（２００）。
【請求項６】
前記ヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルが、変数として前記ヌル電流値と前記スケジューリングパラメータ値とを含む２変数線型方程式モデルである、請求項５記載の方法（２００）。
【請求項７】
前記スケジューリングパラメータの関数として前記ヌル電流オフセット値を決定するステップ（２１６）が、
前記ガスタービンエンジン（１０）に対する前記ヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルを決定するステップ（３０２）と、
前記ガスタービンエンジン（１０）のリアルタイムの運転データを使って前記ヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルを更新することによって、ヌル電流−スケジューリングパラメータ適応モデルを決定するステップ（３１２）と、
前記スケジューリングパラメータと前記決定されたヌル電流−スケジューリングパラメータ適応モデルとに基づいて前記ヌル電流オフセット値を決定するステップと
を含む、請求項４記載の方法（２００）。
【請求項８】
前記ヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルを更新することによって前記ヌル電流−スケジューリングパラメータ適応モデルを決定するステップ（３１２）が、前記ヌル電流−スケジューリングパラメータ適応モデルを再帰的に評価するステップを含む、請求項７記載の方法（２００）。
【請求項９】
前記ヌル電流−スケジューリングパラメータ適応モデルを再帰的に評価するステップが、最小平均二乗法を使用するステップを含む、請求項８記載の方法（２００）。
【請求項１０】
前記スケジューリングパラメータの関数として前記積分ゲインスケーラを決定するステップ（２０８）が、前記スケジューリングパラメータと前記決定された誤差値との関数として前記積分ゲインスケーラを決定するステップを含み、かつ前記決定された誤差値と前記決定された積分ゲインスケーラとに基づいて前記積分ゲインを決定するステップ（２１０）が、前記積分ゲインスケーラと初期積分ゲインとの和に前記誤差値を乗算するステップを含む、請求項１記載の方法（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本主題は一般に、ガスタービンエンジンの位置作動システム構成部品を制御するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは一般に、直列流れ順に、圧縮機セクション、燃焼セクション、およびタービンセクションを含む。作動時、空気は圧縮機セクションの入口から供給され、圧縮機セクションで１つまたは複数の軸流圧縮機が空気を漸進的に圧縮した後、空気は燃焼セクションに達する。燃料が圧縮空気と混合され、燃焼セクション内で燃焼して燃焼ガスを発生する。燃焼ガスは燃焼セクションからタービンセクションへ送られる。タービンセクションを通る燃焼ガスの流れは、タービンセクションを駆動する。
【０００３】
特定の構成では、タービンセクションは、ガスタービンエンジンの軸方向に沿って延在するシャフトによって圧縮機セクションに機械的に結合される。さらに、特定の航転型ガスタービンエンジンでは、シャフトは、航転型舶用ガスタービンエンジンのプロペラなどの負荷に歯車装置を介して機械的に結合される。
【０００４】
したがって、航転型舶用ガスタービンエンジンでは、プロペラ速度は、シャフトの速度によって制御することができ、シャフトの速度は、燃焼セクションに供給される燃料量によって制御することができる。燃料調量弁は、燃焼セクションに供給される燃料量を制御するように設けることができる。したがって、プロペラ速度は、燃料調量弁によって制御することができる。特定のガスタービンエンジンでは、燃料調量弁は比例積分制御ループで動作する。このような構成では、燃料調量弁の所望の位置と燃料調量弁の実際の位置との間の誤差値を用いて、比例ゲインおよび積分ゲインを決定して、それらの和を計算してヌル電流値を決定する。ヌル電流値は燃料調量弁の位置を設定する。
【０００５】
しかしながら、本開示の発明者は、このような構成では、例えば、ガスタービンエンジンの起動時間が長くなり、ヌル電流値が変化または変動することがあることを見出した。したがって、ガスタービンエンジンの起動時間を短くするようにガスタービンエンジン内の燃料調量弁などの位置作動システム構成部品を制御するための方法は有用となろう。さらに、ガスタービンエンジン内の燃料調量弁などの位置作動システム構成部品に対するヌル電流値をより安定にするように位置作動システム構成部品を制御するための方法は特に有益となろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第８７２９８３８号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様および利点は、以下の説明で部分的に明らかにされ、またはその説明から理解することができ、または本発明の実施を通じて学ぶことができる。
【０００８】
本開示の１つの例示的な態様では、ガスタービンエンジンの位置作動システム構成部品を制御するための方法が提供される。本方法は、位置作動システム構成部品に対する要求信号と位置作動システム構成部品の位置信号との間の誤差値を決定するステップを含む。本方法はまた、ガスタービンエンジンのスケジューリングパラメータ値を決定するステップを含む。本方法はまた、位置作動システム構成部品に対するヌル電流値を決定するステップを含む。ヌル電流値を決定するステップは、スケジューリングパラメータ値の関数として積分ゲインスケーラを決定するステップ、および決定された誤差値と決定された積分ゲインスケーラとに基づいて積分ゲインを決定するステップを含む。ヌル電流値を決定するステップはまた、スケジューリングパラメータ値の関数として比例ゲインスケーラを決定するステップ、および決定された誤差値と決定された比例ゲインスケーラとに基づいて比例ゲインを決定するステップを含む。さらに、ヌル電流値を決定するステップは、決定された積分ゲインと決定された比例ゲインとを加算してヌル電流値を決定するステップを含む。
【０００９】
本開示の別の例示的な実施形態では、圧縮機セクションとタービンセクションとの間に配置された燃焼器組立体、および燃焼器組立体に供給される燃料量を制御する燃料調量弁を含むガスタービンエンジンが提供される。本ガスタービンエンジンはまた、ガスタービンエンジンのスケジューリングパラメータ値を決定するためのセンサ、および燃料調量弁とセンサとに動作可能に接続されたコントローラを含む。コントローラは、燃料調量弁要求信号と燃料調量弁の位置との間の誤差値を決定するように構成される。コントローラはさらに、スケジューリングパラメータ値の関数として積分ゲインスケーラを決定し、かつ決定された誤差値と決定された積分ゲインスケーラとに基づいて積分ゲインを決定するように構成される。コントローラはさらに、スケジューリングパラメータ値の関数として比例ゲインスケーラを決定し、かつ決定された誤差値と決定された比例ゲインスケーラとに基づいて比例ゲインを決定するように構成される。さらに、コントローラは、決定された積分ゲインと決定された比例ゲインとを加算してヌル電流値を決定するように構成される。
【００１０】
本発明のこれらのおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照すればよりよく理解できるであろう。添付の図面は、本明細書に組み込まれ、その一部を構成するものであり、本記述と併せて本発明の実施形態を例示して本発明の原理を説明する働きをしている。
【００１１】
当業者を対象として、最良の態様を含む本発明の完全かつ有効な開示を、添付の図を参照して本明細書で説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の例示的な実施形態による航転型ガスタービンエンジンの概略図である。
【図２】本開示の例示的な態様による、ガスタービンエンジンの位置作動システム構成部品を制御するための方法の流れ図である。
【図３】本開示の例示的な態様による、ガスタービンエンジンに対するヌル電流−スケジューリングパラメータモデルを決定するための方法の流れ図である。
【図４】本開示の例示的な態様による、ガスタービンエンジンに対するヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、１つまたは複数の例が添付図面に示されている本発明の実施形態を詳細に参照する。詳細な説明では、図面内の要素を指すために数字表示および文字表示を使用する。図面および記述における類似または同様の表示は、本発明の類似または同様の部品を指すために使用されている。
【００１４】
下記で論じるように、本開示の態様は、ガスタービンエンジンの位置作動システム構成部品を制御するために使用することができる。例えば、本開示の態様は、ガスタービンエンジンの燃料調量弁を制御するために使用することができる。本開示は一般に、位置作動システム構成部品を制御するための修正される比例ゲインおよび積分ゲイン制御ループを述べる。燃料調量弁に関して大まかに言うと、本開示の方法は、燃料調量弁の所望の位置と燃料調量弁の実際の位置との間の誤差値を決定する。誤差値に少なくとも部分的に基づいて、本方法は、所定の値の組から初期積分ゲインおよび初期比例ゲインを決定する（または、むしろ、選ぶ）。しかしながら、本開示の特定の態様は、初期比例ゲインを乗算した誤差値と初期積分ゲインを乗算した誤差値との単なる和を計算するのではなく、積分ゲインスケーラおよび比例ゲインスケーラを組み入れて、リアルタイムのデータに基づいて初期積分ゲインおよび初期比例ゲインを更新する。例えば、本方法は、初期積分ゲインと積分ゲインスケーラとの和に誤差値を乗算することによって最終積分ゲインを決定することができ、同様に、初期比例ゲインと比例ゲインスケーラとの和に誤差値を乗算することによって最終比例ゲインを決定することができる。次いで、本方法は、燃料調量弁に対するヌル電流値を計算する際に、最終積分ゲイン、最終比例ゲインとともにオフセット値との和を計算することができる。積分ゲインスケーラ、比例ゲインスケーラ、および／またはオフセット値はそれぞれ、検知されたガスタービンエンジンのスケジューリングパラメータから少なくとも部分的に得ることができる。このような態様で制御されたガスタービンエンジンは、ユーザの入力に対して応答性をより高くすることができ、また、定常状態でより安定して動作することができる。
【００１５】
図１を詳細に参照すると、本開示の例示的な実施形態による航転型ガスタービンエンジン１０の概略図が示されている。図１の航転型ガスタービンエンジン１０は、低圧（ＬＰ：ｌｏｗ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）圧縮機１２、ＬＰ圧縮機１２の下流に配置された高圧（ＨＰ：ｈｉｇｈ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）圧縮機１４、ＨＰ圧縮機１４の下流に配置された燃焼セクション１６、燃焼セクション１６の下流に配置された高圧（ＨＰ）タービン１８、およびＨＰタービン１８の下流に配置された低圧（ＬＰ）タービン２０を有するタイプのものである。ＬＰ圧縮機１２、ＨＰ圧縮機１４、ＨＰタービン１８、およびＬＰタービン２０の少なくとも特定の構成部品は、ガスタービンエンジン１０の長手方向軸Ａの周りを回転する。このタイプのエンジンの標準的な構成は、二重同心シャフト配置であり、これによって、ＬＰタービン２０は、低圧（ＬＰ）シャフト２２によってＬＰ圧縮機１２に駆動可能に接続され、ＨＰタービン１８は同様に、ＬＰシャフト２２と同心の高圧（ＨＰ）シャフト２４によってＨＰ圧縮機１４に駆動可能に接続される。
【００１６】
さらに、図示の実施形態では、ガスタービンエンジンは、航転型舶用ガスタービンエンジンなどの航転型ガスタービンエンジンである。したがって、概略的に描かれているように、ＬＰシャフト２２は負荷２６に機械的に結合される。特定の例示的な実施形態では、例えば、負荷２６は船舶のプロペラとすることができる。
【００１７】
コントローラ２８は、ガスタービンエンジン１０の特定の態様を制御するために備えられる。コントローラ２８は、メモリ、および／あるいはメモリに記憶された命令を実行するための１つまたは複数のプロセッサを含むことができる。例えば、コントローラ２８は、図２および３を参照してそれぞれ下記で説明する方法（２００）、（３００）を実行するように構成することができる。本明細書で使用するとき、用語「プロセッサ」は、コンピュータに含まれるものとして当技術分野で言及される集積回路を指すだけでなく、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ：ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、特定用途向け集積回路、マイクロプロセッサ集積回路、および他のプログラム可能な回路も指すことを理解されたい。さらに、メモリ装置は一般に、限定するものではないが、コンピュータ読取可能な媒体（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ））、コンピュータ読取可能な非揮発性媒体（例えば、フラッシュメモリ）、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ：ｃｏｍｐａｃｔ  ｄｉｓｃ−ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）、光磁気ディスク（ＭＯＤ：ｍａｇｎｅｔｏ−ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｉｓｋ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ：ｄｉｇｉｔａｌ  ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  ｄｉｓｃ）、および／または他の適切なメモリ要素を含むメモリ要素を含むことができる。
【００１８】
図１の実施形態では、コントローラ２８は、燃料調量弁３０、および１つまたは複数のセンサに動作可能に接続される。例えば、ガスタービンエンジン１０は、ＨＰシャフト２４の回転速度を測定するために速度センサ３２を含む。ガスタービンエンジン１０のコア速度と通常称されるＨＰシャフト２４の速度は、ガスタービンエンジン１０の総体的な出力レベルを示すことができる。さらに、図示はしていないが、ガスタービンエンジンはまた、圧力および／または温度センサを含んで、例えば、圧縮機セクション、タービンセクション、燃焼セクション１６、および／または周囲環境の様々な状態を検出することができる。
【００１９】
さらに、燃料調量弁３０は、燃料タンク３４から燃焼セクション１６へ供給される燃料量を制御するために設けられる。例示的な燃料調量弁３０は、コントローラ２８によって与えられる電流に応答して、燃焼セクション１６へ供給される燃料量を制御する。より具体的には、特定の実施形態では、燃料調量弁３０を含む燃料調量弁作動システムへ与えられる電流は、燃料調量弁３０を通って特定の燃料量が流れることができるように、燃料調量弁３０内のソレノイドを作動させることができる。燃料調量弁３０の位置、または、むしろ、ソレノイドの位置は、したがって、燃焼セクション１６内の空燃比を定める。さらに、空燃比は、エンジンへの負荷要求に応答してエンジンの出力を制御する。燃料調量弁３０のソレノイドへ与えられる電流は、本明細書では、ヌル電流と称する場合がある。
【００２０】
図１に示され、上記で説明された例示的なガスタービンエンジン１０は単なる例として示されており、他の例示的な実施形態では、本開示の態様は任意の他の適切なガスタービンエンジンに組み入れることができることを理解されたい。例えば、他の実施形態では、本開示の態様は、ターボファンエンジン、ターボジェットエンジン、ターボプロップエンジン、ターボシャフトエンジンなどの航空機用ガスタービンエンジンに組み入れることができる。そのような実施形態では、ＬＰシャフト２２は負荷２６に機械的に結合されない場合があり、ガスタービンエンジン１０は、推力を発生するように構成された排気セクションをさらに含むことができる。これに加えて、またはこれに代えて、本開示の態様は、発電用に構成された産業用ガスタービンに組み入れることができる。そのような実施形態では、ガスタービンエンジンは、例えば、１つまたは複数の調節可能な入口案内翼を有する入口セクションをさらに含むことができる。その上、さらに他の例示的な実施形態では、本開示の態様は、任意の他の適切な舶用推進ガスタービンエンジンに組み入れることができる。例えば、特定の実施形態では、ガスタービンエンジンはＬＰ圧縮機１２を含まない場合がある。
【００２１】
次に、図２を参照すると、ガスタービンエンジンの位置作動システム構成部品を制御するための本開示の特定の例示的な態様による方法（２００）の流れ図が示されている。例えば、特定の例示的な態様では、例示的な方法（２００）は、図１を参照して上記で説明したガスタービンエンジン１０の燃料調量弁３０などのガスタービンエンジンの燃料調量弁を制御するために使用することができる。しかしながら、他の例示的な態様では、例示的な方法（２００）は、これに加えて、またはこれに代えて、ガスタービンエンジンの任意の他の燃料システム構成部品、または任意の可変形状構成部品を制御するために使用することができることを理解されたい。例えば、他の例示的な態様では、例示的な方法（２００）は、可変静翼、入口案内翼、エンジンノズル面積、ブロッカードア、可変面積バイパスインジェクタなどを制御するために使用することができる。
【００２２】
例示的な方法（２００）は全体として、（２０２）において、位置作動システム構成部品に対する要求信号と位置作動システム構成部品の位置信号との間の誤差値を決定するステップを含む。例えば、位置作動システム構成部品が燃料調量弁の場合、燃料調量弁に対する要求信号は、ガスタービンエンジンの操作者からユーザ入力装置を通じて受け取る所望の運転速度から得ることができる。例えば、例示的な方法が航転型舶用エンジンを制御するために使用される場合、燃料調量弁に対する要求信号は、船舶のスロットルの位置から得ることができる。さらに、燃料調量弁の位置信号は、燃料調量弁にあるセンサ、または近接したセンサから受け取って、燃料調量弁の実際のリアルタイムの位置を決定することができる。
【００２３】
図２の方法（２００）はまた、（２０４）において、ガスタービンエンジンのスケジューリングパラメータ値を決定するステップを含む。スケジューリングパラメータは、ガスタービンエンジンの出力レベルを示す任意のパラメータとすることができる。例えば、特定の例示的な態様では、スケジューリングパラメータは、ガスタービンエンジンのコア速度（例えば、高圧シャフトの回転速度）とすることができる。しかしながら、他の例示的な態様では、その代わりに、スケジューリングパラメータは、例えば、ガスタービンエンジンのエンジン圧力比、パワータービン速度、液圧などとすることができる。
【００２４】
（２０２）で決定された誤差値、および（２０４）で決定されたスケジューリングパラメータ値は通常、（２０６）において位置作動システム構成部品に対するヌル電流値を決定するために使用される。ヌル電流値は概ね、位置作動システム構成部品を所望の位置に維持するのに必要な電流量を指すことができる。例えば、位置作動システム構成部品が燃料調量弁の場合、ヌル電流値は、ガスタービンエンジンの燃焼器組立体へ所望の燃料量が流れることができる位置に燃料調量弁のソレノイドを維持するのに必要な電流量とすることができる。
【００２５】
（２０６）においてヌル電流値を決定するステップは全体として、（２０８）において積分ゲインスケーラを決定するステップを含む。特定の例示的な態様では、積分ゲインスケーラは、（２０８）において、（２０４）で決定されたスケジューリングパラメータ値の関数として決定することができる。あるいは、積分ゲインスケーラは、（２０８）において、（２０２）で決定された誤差値と（２０４）で決定されたスケジューリングパラメータ値との両方の関数として決定することができる。例えば、特定の例示的な態様では、（２０８）で積分ゲインスケーラを決定するステップは、（２０２）で決定された誤差値と（２０４）で決定されたスケジューリングパラメータとを変数として、積分ゲインスケーラルックアップテーブル内で積分ゲインスケーラを探索するステップを含むことができる。したがって、（２０８）で決定される積分ゲインスケーラは、（２０４）で決定されたスケジューリングパラメータのリアルタイムの値の関数である。積分ゲインスケーラルックアップテーブルは、例えば、ガスタービンエンジンからの実験データ、例えば、船舶のガスタービンエンジンの構成に関する情報、ガスタービンエンジンの試験などに基づくことができる。
【００２６】
さらに、初期積分ゲイン値は（２０９）において決定される。初期積分ゲイン値は、（２０２）で決定された誤差値に基づいて、また前に決定された誤差値に基づいて決定される値とすることができる。例えば、（２０９）において初期積分ゲイン値を決定するステップは、誤差値によって分類された所定の積分ゲイン値のルックアップテーブル内で初期積分ゲイン値を探索するステップを含むことができる。（２０８）で決定された積分ゲインスケーラは、（２１０）において、（２０９）で決定された初期積分ゲイン値に加算され、（２０２）で決定された誤差値を乗算して最終積分ゲインを決定することができる。したがって、（２１０）で決定される最終積分ゲインは、（２０２）で決定された誤差値の関数であり、（２０４）で決定されたスケジューリングパラメータのリアルタイムの値に基づいて、（２０８）で決定された積分ゲインスケーラを経由して更新される。
【００２７】
さらに、図２の実施形態では、（２０６）においてヌル電流値を決定するステップはまた、（２１２）において比例ゲインスケーラを決定するステップを含む。特定の例示的な態様では、比例ゲインスケーラは、（２１２）において、（２０４）で決定されたスケジューリングパラメータ値の関数として決定することができる。あるいは、比例ゲインスケーラは、（２１２）において、（２０２）で決定された誤差値と（２０４）で決定されたスケジューリングパラメータ値との両方の関数として決定することができる。例えば、（２０８）で積分ゲインスケーラを決定するステップと同様に、（２１２）で比例ゲインスケーラを決定するステップは、（２０２）で決定された誤差値と（２０４）で決定されたスケジューリングパラメータとを変数として、比例ゲインスケーラルックアップテーブル内で比例ゲインスケーラを探索するステップを含むことができる。したがって、（２１２）で決定される比例ゲインスケーラは、（２０４）で決定されたスケジューリングパラメータのリアルタイムの値の関数である。比例ゲインスケーラルックアップテーブルは、例えば、ガスタービンエンジンからの実験データ、例えば、船舶のガスタービンエンジンの構成に関する情報、ガスタービンエンジンの試験などに基づくことができる。
【００２８】
さらに、初期比例ゲイン値は（２１３）において決定される。初期比例ゲイン値は、（２０２）で決定された誤差値に基づいて決定される値とすることができる。例えば、（２１３）において初期比例ゲイン値を決定するステップは、誤差値によって分類された所定の比例ゲイン値のルックアップテーブル内で初期比例ゲイン値を探索するステップを含むことができる。（２１２）で決定された比例ゲインスケーラは、（２１４）において、（２１３）で決定された初期比例ゲイン値に加算され、（２０２）で決定された誤差値を乗算して最終比例ゲインを決定することができる。したがって、（２１４）で決定される最終比例ゲインは、（２０２）で決定された誤差値の関数であり、（２０４）で決定されたスケジューリングパラメータのリアルタイムの値に基づいて、（２１２）で決定された比例ゲインスケーラを経由して更新される。
【００２９】
さらに、図２の実施形態では、（２０６）でヌル電流値を決定するステップはまた、（２１６）においてヌル電流オフセット値を決定するステップを含む。（２１６）で決定されるヌル電流オフセット値は、（２０４）で決定されたスケジューリングパラメータの関数として決定することができる。例えば、図３を参照して下記でより詳細に論じるように、特定の例示的な態様では、ヌル電流オフセット値を決定するステップは、（２１８）においてガスタービンに対するヌル電流−スケジューリングパラメータモデルを決定するステップを含むことができる。ヌル電流−スケジューリングパラメータモデルは、変数としてヌル電流値とスケジューリングパラメータ値とを含む２変数線型方程式モデルとすることができる。しかしながら、他の例示的な態様では、ヌル電流−スケジューリングパラメータモデルは、その代わりに、より複雑な多項方程式（例えば、二次の多項方程式、三次の多項方程式など）とすることができる。あるいは、ヌル電流−スケジューリングパラメータモデルは、スケジューリングパラメータの観察された分布に基づく確率モデルとすることができる。
【００３０】
例示的な方法（２００）は、（２０４）で決定されたスケジューリングパラメータおよび（２１８）で決定されたヌル電流−スケジューリングパラメータモデルに基づいて、（２１６）においてヌル電流オフセット値を決定するステップを含むことができる。例えば、（２１６）においてヌル電流オフセット値を決定するステップは、（２１８）で決定されたヌル電流−スケジューリングパラメータモデルを使って、（２０４）で決定されたスケジューリングパラメータに対応するヌル電流を決定するステップを含むことができる。
【００３１】
さらに、特定の例示的な態様では、ヌル電流−スケジューリングパラメータモデルは、基準モデル、またはリアルタイムのデータを使って更新される適応モデル（図３を参照して、下記で説明する例示的な方法（３００）において決定される適応モデルなど）とすることができる。
【００３２】
図２をさらに参照すると、（２０６）において位置作動システム構成部品に対するヌル電流値を決定するステップは、（２１０）で決定された最終積分ゲインと、（２１４）で決定された最終比例ゲインと、（２１６）で決定されたヌル電流オフセット値とを加算するステップをさらに含む。次いで、（２０６）で決定されたヌル電流値は、（２２０）において位置作動システム構成部品に対する位置コントローラに与えられる。例えば、位置作動システム構成部品が燃料調量弁の場合、（２２０）においてヌル電流値を燃料調量弁に対する位置コントローラに与えるステップは、ヌル電流値に等しい量の電流を燃料調量弁のソレノイドに与えるステップを含む。
【００３３】
次に、図３を参照すると、ガスタービンエンジンのためのヌル電流−スケジューリングパラメータモデルを決定するための例示的な方法（３００）の流れ図が示されている。特定の例示的な態様では、例示的な方法（２００）の（２１８）において、ガスタービンエンジンのためのヌル電流−スケジューリングパラメータモデルを決定するステップは、図３に示された方法（３００）の例示的な態様のうちの１つまたはすべてを含むことができる。
【００３４】
例示的な方法（３００）は、（３０２）においてガスタービンエンジンのためのヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルを決定するステップを含む。（３０２）においてヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルを決定するステップは、ガスタービンエンジンの試験データを使ってヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルを決定するステップを含むことができる。より具体的には、図示の例示的な態様では、（３０２）においてヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルを決定するステップは、（３０４）で決定された出力較正データを受け取るステップ、（３０６）で決定された港内試運転データを受け取るステップ、（３０８）で決定された海上試運転データを受け取るステップ、および（３１０）で決定された燃料装置データを受け取るステップを含む。（３０４）において出力較正データを決定するステップは、テストセル内でのガスタービンエンジンに関する情報を収集するステップを含むことができる。（３０６）において港内試運転データを決定するステップ、および（３０８）において海上試運転データを決定するステップは、ガスタービンエンジンに対する現場データを収集するステップを含むことができる。さらに、（３１０）において燃料装置データを決定するステップは、ガスタービンエンジンの燃料システムを試験するステップを含むことができる。
【００３５】
次に、図４もまた参照すると、例示的なヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルが示されている。図４の例示的なヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルは、図３の例示的な方法（３００）の（３０２）において決定することができる。図示の実施形態では、ヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルは、変数としてヌル電流値（Ｙ軸）とスケジューリングパラメータ値（Ｘ軸、図２の例示的な方法（２００）の（２０４）において決定されたスケジューリングパラメータ値など）とを含む２変数線型方程式モデルである。図示の例示的な実施形態では、ヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルは、「ｙ＝ｍｘ＋ｂ」の形式をとるヌル電流−コア速度線型基準モデルである。ここで、変数「ｙ」はヌル電流値、変数「ｘ」はガスタービンエンジンのコア速度値、定数「ｍ」および「ｂ」は（３０２）で決定された所与のガスタービンエンジンおよび燃料システム構成に特有の値である。したがって、図４の例示的な実施形態では、ヌル電流−コア速度モデルにガスタービンエンジンのコア速度を与えると、このようなコア速度に相当するガスタービンエンジンに対するヌル電流値が求まる。
【００３６】
さらに図３を参照すると、例示的な方法（３００）は、（３１４）で決定されたガスタービンエンジンのリアルタイムの運転データを使ってヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルを更新することによって、（３１２）においてヌル電流−スケジューリングパラメータ適応モデルを決定するステップをさらに含む。（３１４）で決定されたガスタービンエンジンのリアルタイムの運転データは、リアルタイムのヌル電流値およびリアルタイムのスケジューリングパラメータ値（図２の例示的な方法（２００）の（２０４）において決定されたスケジューリングパラメータ値など）を含むことができる。
【００３７】
より具体的には、図示の例示的な態様では、（３１２）においてヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルを更新することによってヌル電流−スケジューリングパラメータ適応モデルを決定するステップは、（３１４）で決定されたガスタービンエンジンのリアルタイムの運転データに基づいて、ヌル電流−スケジューリングパラメータ適応モデルを再帰的に評価するステップを含む。例えば、（３１４）においてガスタービンエンジンのリアルタイムの運転データを決定するステップは、ガスタービンエンジンの運転中、１秒間に複数回、スケジューリングパラメータ値とヌル電流値とを収集するステップを含むことができる。さらに、（３１２）においてヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルを更新するステップはまた、すべての電流値におけるスケジューリングパラメータ値の収集と同じ回数、またはそれより少ない回数でヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルを更新するステップを含むことができる。
【００３８】
特定の例示的な態様では、ヌル電流−スケジューリングパラメータ適応モデルを再帰的に評価するステップは、任意の適切な一次回帰式を使用するステップを含むことができる。したがって、本開示を考えれば理解されるように、特定の例示的な態様では、ヌル電流−スケジューリングパラメータ適応モデルを再帰的に評価するステップは、最小平均二乗法、最小二乗法、加重最小二乗法などを使用するステップを含むことができる。
【００３９】
本明細書で説明した例示的な方法（２００）および（３００）に従って操作される位置作動システム構成部品を有するガスタービンエンジンでは、起動時間がより早くなり、定常状態の運転状態での位置作動システム構成部品に与えるヌル電流値の変動がより少なくなり得る。さらに、リアルタイムの運転データでヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルを更新してヌル電流−スケジューリングパラメータ適応モデルにすることによって、例示的な方法（２００）および（３００）は、例えば、位置作動システム構成部品を制御している間、環境状態、およびガスタービンエンジンの変化している状態を考慮することができる。例えば、位置作動システム構成部品が燃料調量弁の場合、例示的な方法（２００）および（３００）は、例えば、周囲温度変化、周囲圧力変化、燃料温度変化（例えば、燃料粘度の変化）、作動液温度変化（例えば、作動液粘度の変化）、および燃料システムの使用期間による燃料システムの変化を考慮してそれに対して補正することができる。したがって、このような構成の結果、より高応答性でより安定したガスタービンエンジンとすることができる。
【００４０】
本明細書では、最良の態様を含む例を用いて本発明を開示し、また、任意の装置またはシステムの作製および使用、ならびに任意の組み入れられた方法の実施を含め、当業者が本発明を実施できるように本発明を開示している。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到する他の例を含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と相違ない構成要素を含む場合、または特許請求の範囲の文言と実質的に相違ない等価の構成要素を含む場合、特許請求の範囲内であることを意図されている。
【００４１】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
ガスタービンエンジン（１０）の位置作動システム構成部品を制御するための方法（２００）であって、
前記位置作動システム構成部品に対する要求信号と前記位置作動システム構成部品の位置信号との間の誤差値を決定するステップ（２０２）と、
前記ガスタービンエンジン（１０）のスケジューリングパラメータ値を決定するステップ（２０４）と、
前記位置作動システム構成部品に対するヌル電流値を決定するステップ（２０６）であって、
前記スケジューリングパラメータ値の関数として積分ゲインスケーラを決定するステップ（２０８）と、
前記決定された誤差値と前記決定された積分ゲインスケーラとに基づいて積分ゲインを決定するステップ（２１０）と、
前記スケジューリングパラメータ値の関数として比例ゲインスケーラを決定するステップ（２１２）と、
前記決定された誤差値と前記決定された比例ゲインスケーラとに基づいて比例ゲインを決定するステップ（２１４）と、
前記決定された積分ゲインと前記決定された比例ゲインとを加算して前記ヌル電流値を決定するステップと
を含むヌル電流値を決定するステップ（２０６）と
を含む方法（２００）。
［実施態様２］
前記スケジューリングパラメータが前記ガスタービンエンジン（１０）のコア速度である、実施態様１に記載の方法（２００）。
［実施態様３］
前記位置作動システム構成部品が燃料調量弁（３０）である、実施態様１に記載の方法（２００）。
［実施態様４］
前記ヌル電流値を決定するステップ（２０６）が、
前記スケジューリングパラメータの関数としてヌル電流オフセット値を決定するステップ（２１６）と、
前記ヌル電流オフセット値を前記決定された積分ゲインと前記決定された比例ゲインとに加算して前記ヌル電流値を決定するステップと
をさらに含む、実施態様１に記載の方法（２００）。
［実施態様５］
前記スケジューリングパラメータの関数として前記ヌル電流オフセット値を決定するステップ（２１６）が、
前記ガスタービンエンジン（１０）に対するヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルを決定するステップ（３０２）と、
前記スケジューリングパラメータと前記決定されたヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルとに基づいて前記ヌル電流オフセット値を決定するステップと
を含む、実施態様４に記載の方法（２００）。
［実施態様６］
前記ヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルを決定するステップ（３０２）が、前記ガスタービンエンジン（１０）の試験データを使用して前記ヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルを決定するステップを含む、実施態様５に記載の方法（２００）。
［実施態様７］
前記ヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルが、変数として前記ヌル電流値と前記スケジューリングパラメータ値とを含む２変数線型方程式モデルである、実施態様５に記載の方法（２００）。
［実施態様８］
前記スケジューリングパラメータの関数として前記ヌル電流オフセット値を決定するステップ（２１６）が、
前記ガスタービンエンジン（１０）に対する前記ヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルを決定するステップ（３０２）と、
前記ガスタービンエンジン（１０）のリアルタイムの運転データを使って前記ヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルを更新することによって、ヌル電流−スケジューリングパラメータ適応モデルを決定するステップ（３１２）と、
前記スケジューリングパラメータと前記決定されたヌル電流−スケジューリングパラメータ適応モデルとに基づいて前記ヌル電流オフセット値を決定するステップと
を含む、実施態様４に記載の方法（２００）。
［実施態様９］
前記ガスタービンエンジン（１０）の前記リアルタイムの運転データが、リアルタイムのヌル電流値とリアルタイムのスケジューリングパラメータ値とを含む、実施態様８に記載の方法（２００）。
［実施態様１０］
前記ヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルを更新することによって前記ヌル電流−スケジューリングパラメータ適応モデルを決定するステップ（３１２）が、前記ヌル電流−スケジューリングパラメータ適応モデルを再帰的に評価するステップを含む、実施態様８に記載の方法（２００）。
［実施態様１１］
前記ヌル電流−スケジューリングパラメータ適応モデルを再帰的に評価するステップが、最小平均二乗法を使用するステップを含む、実施態様１０に記載の方法（２００）。
［実施態様１２］
前記スケジューリングパラメータの関数として前記積分ゲインスケーラを決定するステップ（２０８）が、前記スケジューリングパラメータと前記決定された誤差値との関数として前記積分ゲインスケーラを決定するステップを含み、かつ前記決定された誤差値と前記決定された積分ゲインスケーラとに基づいて前記積分ゲインを決定するステップ（２１０）が、前記積分ゲインスケーラと初期積分ゲインとの和に前記誤差値を乗算するステップを含む、実施態様１に記載の方法（２００）。
［実施態様１３］
前記スケジューリングパラメータの関数として前記比例ゲインスケーラを決定するステップ（２１２）が、前記スケジューリングパラメータと前記決定された誤差値との関数として前記比例ゲインスケーラを決定するステップを含み、かつ前記決定された誤差値と前記決定された比例ゲインスケーラとに基づいて前記比例ゲインを決定するステップ（２１４）が、前記比例ゲインスケーラと初期比例ゲインとの和に前記誤差値を乗算するステップを含む、実施態様１に記載の方法（２００）。
［実施態様１４］
前記ヌル電流値に等しい電流を前記位置作動システム構成部品に対する位置コントローラに与えるステップをさらに含む実施態様１に記載の方法（２００）。
［実施態様１５］
ガスタービンエンジン（１０）であって、
圧縮機セクションとタービンセクションとの間に配置された燃焼器組立体と、
前記燃焼器組立体に供給される燃料量を制御する燃料調量弁（３０）と、
前記ガスタービンエンジン（１０）のスケジューリングパラメータ値を決定するためのセンサと、
前記燃料調量弁と前記センサとに動作可能に接続されたコントローラ（２８）であって、
燃料調量弁要求信号と前記燃料調量弁の位置との間の誤差値を決定し、
前記スケジューリングパラメータ値の関数として積分ゲインスケーラを決定し、
前記決定された誤差値と前記決定された積分ゲインスケーラとに基づいて積分ゲインを決定し、
前記スケジューリングパラメータ値の関数として比例ゲインスケーラを決定し、
前記決定された誤差値と前記決定された比例ゲインスケーラとに基づいて比例ゲインを決定し、かつ
前記決定された積分ゲインと前記決定された比例ゲインとを加算してヌル電流値を決定する
ように構成されたコントローラ（２８）と
を備えるガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１６］
前記スケジューリングパラメータが前記ガスタービンエンジン（１０）のコア速度である、実施態様１５に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１７］
前記ヌル電流値を決定するステップ（２０６）において、前記コントローラ（２８）がさらに、
前記スケジューリングパラメータの関数としてヌル電流オフセット値を決定し、かつ
前記ヌル電流オフセット値を前記決定された積分ゲインと前記決定された比例ゲインとに加算して前記ヌル電流値を決定するように構成された、実施態様１５に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１８］
前記ヌル電流オフセット値を決定するステップ（２１６）において、前記コントローラ（２８）がさらに、
前記ガスタービンエンジン（１０）のためのヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルを決定し、かつ
前記スケジューリングパラメータと前記決定されたヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルとに基づいて前記ヌル電流オフセット値を決定するように構成された、実施態様１７に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１９］
前記ヌル電流オフセット値を決定するステップ（２１６）において、前記コントローラ（２８）がさらに、
前記ガスタービンエンジン（１０）のためのヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルを決定し、
前記ガスタービンエンジン（１０）のリアルタイムの運転データを使って前記ヌル電流−スケジューリングパラメータ基準モデルを更新することによって、ヌル電流−スケジューリングパラメータ適応モデルを決定し、かつ
前記スケジューリングパラメータと前記決定されたヌル電流−スケジューリングパラメータ適応モデルとに基づいて前記ヌル電流オフセット値を決定するように構成された、実施態様１７に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様２０］
前記ガスタービンエンジン（１０）が航転型ガスタービンエンジンである、実施態様１５に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【符号の説明】
【００４２】
１０  ターボファンジェットエンジン
１２  低圧（ＬＰ）圧縮機
１４  高圧（ＨＰ）圧縮機
１６  燃焼器
１８  高圧（ＨＰ）タービン
２０  低圧（ＬＰ）タービン
２２  低圧（ＬＰ）シャフト
２４  高圧（ＨＰ）シャフト
２６  負荷
２８  コントローラ
３０  燃料調量弁
３２  速度センサ
３４  タンク
２００  方法
２０２  ステップ
２０４  ステップ
２０６  ステップ
２０８  ステップ
２０９  ステップ
２１０  ステップ
２１２  ステップ
２１３  ステップ
２１４  ステップ
２１６  ステップ
２１８  ステップ
２２０  ステップ
３００  方法
３０２  ステップ
３０４  ステップ
３０６  ステップ
３０８  ステップ
３１０  ステップ
３１２  ステップ
３１４  ステップ
【図１】
2017015079.tif 000003
【図２】
2017015079.tif 000004
【図３】
2017015079.tif 000005
【図４】
2017015079.tif 000006
【外国語明細書】
2017015079000001.pdf