Page 259 - 机械制造及其自动化

第六章 工业智能化机械的技术与应用

要产生更大转速才能实现燃烧室压力的增加，随着针栓开度的调节，离心泵转速

才逐渐降低。同理，在得到燃烧室压力降低信号时，针栓开度大，离心泵需要降
低更多的转速才能达到控制目标。这个过程造成了液氧喷注压降和流量的大量超
调，也将导致离心泵的飞转或停止，对整个燃油供应系统产生极大的损坏。
因此，希望消除针栓喷注器的滞后调节。然而，由系统结构和针栓喷注器工

作特性可知，针栓喷注器对煤油喷注压降的闭环控制必须串联在煤油流量的闭环
调节之后，因此煤油喷注压降的振荡和超调不能避免。希望能解除因系统调节过
程中由于耦合关系引起的液氧离心泵转速调节不稳定的问题，由此提出液氧离心

泵开环控制的控制方案。
该控制方案液氧离心泵根据当前推力燃烧室期望压力与液氧路总压力损失和
压降之和进行液氧离心泵泵后压的开环调节。同时，通过煤油齿轮泵转速调节实
现煤油流量的闭环控制，随后调节针栓喷注器煤油喷注截面积，实现煤油喷注压

降的闭环控制。液氧喷注截面积随之变化，液氧流量和喷注压降实现被动调节。
在该控制方案中，由于液氧离心泵的调节是开环控制，虽然避免了由于系统
耦合而造成离心泵转速的不稳定，但是开环控制不能通过离心泵泵后压的反馈偏

差对离心泵的转速进行进一步调节以降低偏差。因此，液氧离心泵泵后压与期望
值存在一定偏差，具体体现在液氧流量出现偏差，进而导致推进剂当量比与期望
当量比存在偏差，较小工况下偏差较大，偏差大约为10%。而阶跃信号出现时，

推进剂当量比出现振荡的原因为针栓喷注器调节的滞后，导致推进剂流量的振
荡，进一步导致推进剂当量比出现振荡，但是系统调节速度较快。
综上所述，液氧离心泵开环的控制方案消除了离心泵转速不稳导致的离心泵

飞转或停泵的风险，有利于保护系统管路，同时系统调节部件调节过程稳定，调
节时间较短。但是该控制方案并不能消除由针栓喷注器调节顺序靠后带来的液氧
和煤油喷注压降的极大振荡，喷注压降的极大振荡会对系统管路造成破坏。又由
于离心泵的开环调节，系统鲁棒性较差，离心泵泵后压没有形成误差反馈，导致

液氧流量控制效果与期望值不符，进一步为推进剂当量比与发动机推力控制需求
不符，降低系统的推力性能。
（二）解算燃烧室压力偏差的控制方案

由上面内容中提出的PID控制方案可以看出，控制方案分别对煤油流量、煤
油喷注压降、液氧离心泵泵后压进行闭环控制，燃烧室压力的调节是煤油流量、

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