(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の出力と第２の出力とを共通要求値に基づき制御する多変数制御方法において、
第１の制御対象の値と第２の制御対象の値とが互いに対応付けられた作動関係が定まっており、
前記作動関係に従うように、第１の制御対象の値と前記共通要求値とが対応付けられた第１の対応関係が定まっており、前記作動関係に従うように、第２の制御対象の値と前記共通要求値とが対応付けられた第２の対応関係が定まっており、
（Ａ）第１の要求値変換器において、入力される前記共通要求値を第１の対応関係に適用することで得られる第１の制御対象の値を第１の制御要求値として取得し、第２の要求値変換器において、入力される前記共通要求値を第２の対応関係に適用することで得られる第２の制御対象の値を第２の制御要求値として取得し、
（Ｂ）第１の制御対象の値と第２の制御対象の値が第１の制御要求値と第２の制御要求値となるように、第１の出力と第２の出力を制御し、
（Ｃ）第１の出力が制限されることで第１の制御対象が制限される場合、第１の制御対象の制限値を第１の制御対象の値として第１の対応関係に適用し、これにより得られる共通要求値を、修正した共通要求値として第１および第２の要求値変換器へ入力する、ことを特徴とする多変数制御方法。
【請求項２】
第１の出力は、ジェットエンジンにおける燃焼器に供給する燃料流量であり、第２の出力は、前記ジェットエンジンにおける排気ノズルの開口面積であり、
前記ジェットエンジンは、空気を取り入れてファンで圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮した空気に燃料を噴射して燃焼する前記燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されて前記圧縮機を駆動するタービンと、前記タービンの排気を排出する前記排気ノズルと、を備え、
第１の制御対象は、前記圧縮機の回転数であり、第２の制御対象は、前記圧縮機の出口の圧力である、ことを特徴とする請求項１記載の多変数制御方法。
【請求項３】
第１の出力の制限が解除されたとき修正した前記共通要求値を元に戻した後多変数制御を行なうことを特徴とする請求項１または２記載の多変数制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の制御対象をそれぞれの要求値に基づき制御する多変数制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多変数制御は、複数の制御対象をそれぞれの要求値に基づき、互いの干渉を排除して定常状態を制御する方法であり、複雑な制御等に用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
多変数制御では目的の状態を維持するためには、要求値とその出力との関係が線形性を有すること、つまり要求値に対して出力を一意的に決めることが必要とされる。しかし制御対象によっては多変数制御と並行して出力を制限する制限制御が行われ、線形性を維持できなくなることがある。制限制御により出力が制限されると、多変数制御では他の出力を変化させても各制御対象の要求値を実現するような制御を行なおうとするため、意図しない状態になる場合が発生する。
【０００４】
本発明は上述の問題に鑑みてなされたもので、出力に制限を受ける制御対象があっても多変数制御を正常に実施できる制御方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、第１の出力と第２の出力とを共通要求値に基づき制御する多変数制御方法において、
第１の制御対象の値と第２の制御対象の値とが互いに対応付けられた作動関係が定まっており、
前記作動関係に従うように、第１の制御対象の値と前記共通要求値とが対応付けられた第１の対応関係が定まっており、前記作動関係に従うように、第２の制御対象の値と前記共通要求値とが対応付けられた第２の対応関係が定まっており、
（Ａ）第１の要求値変換器において、入力される前記共通要求値を第１の対応関係に適用することで得られる第１の制御対象の値を第１の制御要求値として取得し、第２の要求値変換器において、入力される前記共通要求値を第２の対応関係に適用することで得られる第２の制御対象の値を第２の制御要求値として取得し、
（Ｂ）第１の制御対象の値と第２の制御対象の値が第１の制御要求値と第２の制御要求値となるように、第１の出力と第２の出力を制御し、
（Ｃ）第１の出力が制限されることで第１の制御対象が制限される場合、第１の制御対象の制限値を第１の制御対象の値として第１の対応関係に適用し、これにより得られる共通要求値を、修正した共通要求値として第１および第２の要求値変換器へ入力する。
本発明の好ましい実施形態によると、第１の出力は、ジェットエンジンにおける燃焼器に供給する燃料流量であり、第２の出力は、前記ジェットエンジンにおける排気ノズルの開口面積であり、
前記ジェットエンジンは、空気を取り入れてファンで圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮した空気に燃料を噴射して燃焼する前記燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されて前記圧縮機を駆動するタービンと、前記タービンの排気を排出する前記排気ノズルと、を備え、
第１の制御対象は、前記圧縮機の回転数であり、第２の制御対象は、前記圧縮機の出口の圧力である。
【０００６】
いずれかの出力が他の制御により制限を受けた場合、共通要求値を変えて該当する出力が前記制限される出力となるようにする。これにより要求値と出力との関係を多変数制御の条件を満たすようにすることができ、多変数制御を正常に持続することができる。また多変数制御により制限制御と同じ状態を作り出すことができる。
【０００７】
本発明の好ましい実施形態によると、第１の出力の制限が解除されたとき修正した前記共通要求値を元に戻した後多変数制御を行なう。
【０００８】
他の制御による影響がなくなると変更した要求値を元に戻し、正常な多変数制御に復帰する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態の制御ブロック図である。本制御ブロック図は本発明をジェットエンジンの制御に適用した場合を示すものなので、先ず図６によりジェットエンジンの構造を説明する。本ジエットエンジンは、空気を取入れファンで圧縮する低圧圧縮機２１と、この低圧圧縮機２１で圧縮した空気を更に圧縮する高圧圧縮機２２と、この高圧圧縮機２２で圧縮した空気に燃料を噴射して燃焼する燃焼器２３と、燃焼器２３の燃焼ガスにより回転し高圧圧縮機２２を駆動する高圧タービン２４と低圧圧縮機２１を駆動する低圧タービン２５と、タービン２４，２５の排気を排出する排気ノズル２６を備えている。
【００１０】
図１において、要求発生部１は制御する基本要求値（共通要求値）を発生するもので、操縦者等である。操縦者はＰＬＡ（パワーレバーアングル）を動かすことにより基本要求値を出力する。制限制御部２は基本要求値に基づいて行われる多変数制御の出力に制限を与える制御を多変数制御と並行して行なう。基本要求値調整器３は制限制御により出力に制限を受けたとき、要求値を変更し出力が制限値以内になるようにするもので、変更した修正要求値ＰＬＡ’（修正した共通要求値）を出力する。制限を受けないときは基本要求値ＰＬＡをそのまま出力する。
【００１１】
要求値変換器４，５は修正要求値ＰＬＡ’を装置に適合した具体的な要求値（制御要求値）に変換するもので、この場合２つの要求値に変換する。要求値変換器４は修正要求値ＰＬＡ’を要求値ａ（第１の制御要求値）に変換する。要求値ａは低圧圧縮機２１の回転数とする。要求値変換器５は修正要求値ＰＬＡ’を要求値ｂ（第２の制御要求値）に変換する。要求値ｂは低圧圧縮機２１の出口の圧力でこの圧力はある基準の圧力に対する圧力比で表す。多変数制御器６は複数の制御対象をそれぞれの要求値に基づき、互いの干渉を排除して定常状態を制御して各要求値に対する出力を出すもので、要求値ａに対する出力Ａは燃焼器２３に供給する燃料流量とし、要求値ｂに対する出力Ｂは排気ノズルの開口面積とする。
【００１２】
図２は基本要求値調整器３の回路図を示す。第１スイッチ１０は信号ＣがＴ（ＴＲＵＥ、真）のとき予め定めた負値を出力し、Ｆ（ＦＡＬＳＥ、偽）のとき０を出力する。第２スイッチ１１は信号ＤがＴのとき第１スイッチ１０の出力をそのまま出力し、Ｆのとき予め定めた正値を出力する。なお、信号Ｃ，信号Ｄは制限制御部２から出力される。加算器１２は第２スイッチ１１の出力と遅延器１３の出力を加算する。遅延器１３は加算器１２の出力を保持し次の加算時に出力する。この加算器１２と遅延器１３の組み合わせにより第２スイッチ１１の出力を積算してゆくことができる。リミッタ１４は加算値を設定した範囲内に制限するもので、この場合０から−αの範囲としている。加算器１５は加算器１２の出力と基本要求値ＰＬＡを加算し修正要求値ＰＬＡ’を出力する。リミッタ１６は修正要求値ＰＬＡ’を設定した範囲内に制限する。
【００１３】
図３は要求値変換器の変換方法を示す図で、（ａ）は要求値変換器４を示し、（ｂ）は要求値変換器５を示す。基本要求値ＰＬＡまたは修正要求値ＰＬＡ’に対して（ａ）は低圧圧縮機２１の回転数が、（ｂ）は低圧圧縮機２１の出口の圧力比が決められている。図４は低圧圧縮機２１の作動線を示す図である。作動線はサージラインに掛からず、低圧圧縮機２１が適切に作動する回転数と圧力比となるように定められている。図３に示した任意の基本要求値ＰＬＡまたは修正要求値ＰＬＡ’に対する回転数と圧力比によって示される点は図４に示す作動線に乗るように定められている。多変数制御器６では要求値の回転数と圧力比となるように出力の燃料流量と排気ノズルの開口面積を制御する。これにより作動線上での運転が行われる。
【００１４】
次に動作について説明する。多変数制御の出力に制限を与える制限制御が行われず、多変数制御のみ行われる場合は、基本要求値ＰＬＡが要求変換器４、５により低圧圧縮機２１の回転数と圧力比に変換され、多変数制御器６は要求値として与えられた回転数と圧力比となるよう出力の燃料流量と排気ノズルの開口面積を制御する。これにより図４に示す作動線上での運転が行われ、適切な多変数制御が行われる。
【００１５】
次に多変数制御の制御対象に対し制限制御が並行して行われる場合について説明する。制限制御としては、例えば最大回転数制御により出力Ａの燃料流量に制限を受け燃料流量が少なくなる場合を説明する。出力Ａが制限されると回転数も制限され、要求値ａと実際の回転数に偏差を生じるとともに要求値ａと要求値ｂとの関係がくずれ、作動線上での運転はできなくなる。
【００１６】
図５は制限制御が行われた場合の操作を説明する図で、（ａ）は要求値変換器４の内容を示し、（ｂ）は要求値変換器５の内容を示す。出力Ａの燃料流量が制限を受けるためこれに応じて回転数も制限を受け、回転数の制限がｅ点となる。このためＰＬＡの値が直線ｃで示され回転数の要求値がｄ点で示された場合、要求回転数をｅ点に下げる。このｅ点を通る直線ｆに対応するＰＬＡを修正要求値ＰＬＡ’とする。このＰＬＡ’はＰＬＡより矢印ｇを減じた値である。この修正要求値ＰＬＡ’により決まる回転数と圧力比は図４に示す作動線上の値になるので、正常な多変数制御を行うことができる。
【００１７】
次に基本要求値ＰＬＡを修正要求値ＰＬＡ’に変更する手順を図２を用いて説明する。制限制御部２は基本要求値ＰＬＡと要求値変換器４、５を監視しており出力Ａの制限により要求値ａも制限される場合、信号Ｃと信号ＤをＴにして第１スイッチ１０と第２スイッチ１１に出力する。これにより第１スイッチ１０からの負値が加算器１２に出力され、基本要求値ＰＬＡに加算され、値を少なくした修正要求値ＰＬＡ’を出力する。信号Ｃ，Ｄを持続して出力することにより負値が積算されＰＬＡは徐々に小さくなる。ＰＬＡ’により決まる回転数の要求値ａが図５で示すｅ点の制限値になったとき、信号ＣをＦにし、信号ＤはＴのままとすると、加算器１２には０が入力され、図５の直線ｆで示されるＰＬＡ’が得られる。この場合制限制御を行わないで多変数制御により回転数を制限していることと同じになる。
【００１８】
制限制御による制限が外された場合は、信号ＤをＦにすると正値が出力され小さくしたＰＬＡの値を徐々に元の値に回復してゆく。この場合遅延器１３に蓄積された負値が正値により少なくなるため、ＰＬＡに加算される負値が少なくなり、負値が正値と等しくなったところでＰＬＡの値がそのまま出力される。
【００１９】
以上の説明は本発明をジェットエンジンに適用した場合であるが、他の装置にも適用可能である。また上記説明では１つの基本要求値から２つの要求値を生成したが、複数の基本要求値から複数の要求値を生成してもよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明は、多変数制御をしている制御対象に他の制御が行われ出力が制限され、その状態では正常な多変数制御が行われなくなる場合でも、その制限に応じて要求値を変更することにより正常な多変数制御を行うことができる。また他の制御の制限が外れた場合、制限のかからない状態に復帰することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の制御ブロック図である。
【図２】基本要求値調整器の回路図である。
【図３】要求値変換器を説明する図である。
【図４】低圧圧縮機の作動線を示す図である。
【図５】修正要求値を算出する説明図である。
【図６】ジェットエンジンの構成を示す図である。
【符号の説明】
１  要求発生部
２  制限制御部
３  基本要求値調整器
４，５  要求値変換器
６  多変数制御器
１０  第１スイッチ
１１  第２スイッチ
１２，１５  加算器
１３  遅延器
１４，１６  リミッタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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