某型燃气轮机分布式控制系统研究

【摘要】：目前,燃气轮机在航空、航海、发电等领域有着广泛的应用。针对不同应用场合的燃气轮机,需要开发出相应的控制器以满足其控制需求。分布式控制系统是燃气轮机控制系统的发展趋势,对分布式控制系统的研究以及分布式架构下控制器的设计是本文的工作重点。本文以某型舰用燃气轮机为控制对象,采用模块化设计的方法,选取CAN总线作为分布式控制系统的控制总线,并依次设计了分布式控制系统下的智能转速采集节点和智能燃油调节器节点。智能转速采集节点以一块ARM芯片为核心,实现转速信号调理、采集分析和故障检测、通信等功能,并通过对软、硬件的优化增强了智能转速采集节点的抗干扰能力;智能燃油调节器节点采用一种双通道CPU+CPLD的架构,以有限的硬件开支提高了控制器的容错能力。最后,结合接口模拟器和燃气轮机模型,搭建了完整的硬件在环仿真试验平台并开展试验验证,实现了燃油开环控制、高压转子转速闭环控制、动力涡轮转速闭环控制、启停过程控制及加载过程控制,并在试验过程中探究了燃气轮机的非线性特性及控制策略。试验结果表明,所设计的控制系统能很好地实现信号采集、处理和燃气轮机的运行控制,为下一步进行工程化应用奠定了坚实的基础。