高置信度FADEC接口模拟技术研究

发布时间：2017-09-16 22:01

  本文关键词：高置信度FADEC接口模拟技术研究

  更多相关文章： 航空发动机 控制系统 FADEC 接口模拟器 设计 硬件在回路仿真

【摘要】：在日益复杂的全权限数字电子控制(FADEC)系统的研制过程中,通过硬件在回路仿真和半物理仿真对控制系统进行全面测试验证已经成为一种高效且必然的发展趋势,而FADEC系统接口模拟器则是上述仿真验证的关键环节。本文以开发一种高置信度紧凑型的FADEC系统接口模拟器为目标开展了以下研究工作:1.FADEC系统接口模拟器总体设计。针对航空发动机控制系统中的典型传感器和执行机构,从工作机理和动、静态特性中抽象出各种接口的数学模型,作为接口模拟器软硬件设计的依据。针对常规接口模拟器开放性差和体积庞大的缺陷,提出一种基于NI c RIO的体积小巧、结构紧凑的接口模拟器设计方案。2.接口模拟器电路设计。根据接口模型分别设计了转速传感器、压力传感器、温度传感器、位移传感器以及伺服阀的接口模拟电路。重点研究了转速传感器模拟电路,提出了一种基于双重数字信号合成(双DDS)技术转速传感器信号模拟方法,在提高频率模拟精度的同时,具有任意波形模拟能力,从而解决了转速传感器故障时波形畸变的模拟难题。3.接口模拟器软件设计。基于Lab VIEW设计了一套一体化的FADEC系统接口模拟器配置管理和监控软件(FIECM)。FIECM的基本功能是动态特性的模拟以及接口电路的控制,通过在c RIO中运行传感器和执行机构的实时模型控制接口电路。FIECM还包括基于最小二乘法设计的通道标定与校验软件模块以及接口应用和监控软件模块,提供与发动机模型程序的通信接口,便于开展硬件在回路或半物理仿真试验。4.FADEC系统接口模拟器的测试和仿真试验验证。通过通道标定与校验软件模块进行了模拟器静态特性的测试,结果表明,各模块精度均优于0.5%,信号更新时间低于1ms。通过控制器硬件在回路仿真试验进行了模拟器的动态测试,接口模拟器与电子控制器协调工作,实现了油针位置小闭环控制和转速闭环控制,验证了FADEC系统接口模拟器的动态接口模拟能力。最后还进行了转速信号波形畸变的模拟。
【关键词】：航空发动机 控制系统 FADEC 接口模拟器 设计 硬件在回路仿真
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V233.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-14
• 注释表14-15
• 缩略词15-16
• 第一章 绪论16-22
• 1.1 研究背景与意义16-18
• 1.2 国内外研究现状18-20
• 1.2.1 国外研究现状18-19
• 1.2.2 国内研究现状19-20
• 1.2.3 研究现状总结20
• 1.3 本文研究工作及内容安排20-22
• 第二章 FADEC系统接口模拟器总体设计22-39
• 2.1 FADEC系统接口模拟器设计需求分析22-23
• 2.2 磁电脉冲式转速传感器接口模型23-24
• 2.2.1 传感器工作机理23-24
• 2.2.2 传感器特性分析24
• 2.2.3 传感器模拟接口的数学模型24
• 2.3 热电阻温度传感器接口模型24-27
• 2.3.1 传感器工作机理24-26
• 2.3.2 传感器特性分析26
• 2.3.3 传感器模拟接口的数学模型26-27
• 2.4 热电偶温度传感器接口模型27-29
• 2.4.1 传感器工作机理27-28
• 2.4.2 传感器特性分析28-29
• 2.4.3 传感器模拟接口的数学模型29
• 2.5 压阻式压力传感器接口模型29-31
• 2.5.1 传感器工作机理29-30
• 2.5.2 传感器特性分析30-31
• 2.5.3 传感器模拟接口的数学模型31
• 2.6 LVDT位移传感器接口模型31-33
• 2.6.1 传感器工作机理31-32
• 2.6.2 传感器特性分析32-33
• 2.6.3 传感器模拟接口的数学模型33
• 2.7 电液伺服阀执行机构接口模型33
• 2.8 FADEC系统接口模拟器总体结构设计33-38
• 2.8.1 信号调理单元34-35
• 2.8.2 基于cRIO的信号接口控制单元35-36
• 2.8.3 电源配置36-37
• 2.8.4 外部接口设计37-38
• 2.9 本章小结38-39
• 第三章 FADEC系统接口模拟器电路设计39-52
• 3.1 FADEC系统接口模拟器电路设计概述39
• 3.2 电源滤波电路设计39-40
• 3.3 双DDS转速传感器接口模拟电路设计40-45
• 3.3.1 双DDS模拟原理41-42
• 3.3.2 双DDS转速传感器接口模拟总体设计42-43
• 3.3.3 双DDS转速传感器接口模拟电路设计43-45
• 3.4 压阻式压力传感器接口模拟电路设计45-48
• 3.4.1 压阻式压力传感器接口模拟原理45-46
• 3.4.2 压阻式压力传感器接口模拟总体设计46-47
• 3.4.3 压阻式压力传感器接口模拟电路设计47-48
• 3.5 LVDT位移传感器接口模拟电路（含伺服阀执行机构接口模拟电路）48-51
• 3.5.1 LVDT位移传感器接口模拟及伺服阀执行机构接口模拟原理48-49
• 3.5.2 LVDT位移传感器接口模拟电路设计49
• 3.5.3 伺服阀执行机构接口模拟电路设计49-51
• 3.6 本章小结51-52
• 第四章 FADEC系统接口模拟器软件设计52-70
• 4.1 FADEC系统接口模拟器软件设计概述52-53
• 4.2 接口模型软件模块设计53-55
• 4.3 通道标定和校验软件模块设计55-58
• 4.4 双DDS转速传感器接口模拟软件模块设计58-66
• 4.4.1 双DDS转速传感器接口模拟软件模块流程设计58-59
• 4.4.2 第一DDS模拟软件设计59-62
• 4.4.3 双DDS转速传感器接口模拟SPI端口通讯软件模块设计62-65
• 4.4.4 双DDS转速传感器接口模拟任意波形设置软件模块设计和测试65-66
• 4.5 HIL联合调试软件模块设计66-68
• 4.6 本章小结68-70
• 第五章 FADEC系统接口模拟器测试和仿真试验验证70-92
• 5.1 FADEC系统接口模拟器静态测试70-79
• 5.1.1 静态测试方法70-76
• 5.1.2 静态测试结果76-78
• 5.1.3 实时性测试78-79
• 5.2 FADEC系统接口模拟器动态仿真试验79-86
• 5.2.1 发动机电子控制器快速原型简介80
• 5.2.2 HIL仿真试验系统设计80-82
• 5.2.3 HIL试验的信号连接与通道标定82-83
• 5.2.4 油针位置小闭环仿真试验83-84
• 5.2.5 转速闭环控制仿真试验84-86
• 5.3 转速信号畸变故障模拟试验86-90
• 5.3.1 转速信号畸变波形输出测试86-88
• 5.3.2 转速信号畸变波形应用测试88-90
• 5.4 本章小结90-92
• 第六章 总结与展望92-94
• 6.1 论文总结92-93
• 6.2 工作展望93-94
• 参考文献94-98
• 致谢98-99
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文99

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 李勇;樊丁;石斌;;航空发动机FADEC系统双机时钟级同步技术研究[J];计算机测量与控制;2006年04期

2 吴天翼;樊丁;杨帆;彭凯;;某型航空发动机FADEC系统设计与仿真[J];科学技术与工程;2012年01期

3 付尧明;;适用于航空发动机FADEC系统的容错实时调度算法研究[J];装备制造技术;2010年07期

4 赵高飞,孟庆明,张绍基;用田口方法提高航空发动机FADEC系统的稳健性[J];航空发动机;2001年04期

5 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 康芳;佟兴嘉;;某型航空发动机FADEC系统研究[A];探索 创新 交流——第三届中国航空学会青年科技论坛文集（第三集）[C];2008年

2 宋军强;堵爱平;;航空发动机FADEC系统模糊预测控制技术研究[A];第二届中国航空学会青年科技论坛文集[C];2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 林忠麟;高置信度FADEC接口模拟技术研究[D];南京航空航天大学;2015年

2 石斌;航空发动机高可靠性FADEC软件系统技术研究[D];西北工业大学;2004年

，

本文编号：865652