本文關(guān)鍵詞：渦扇發(fā)動機分布式控制系統(tǒng)通訊時延對系統(tǒng)性能影響分析

  更多相關(guān)文章： 航空渦扇發(fā)動機 分布式控制 總線通信 時延和掉包 重構(gòu)增益補償 硬件在回路

【摘要】：未來飛機發(fā)動機控制系統(tǒng)將會是基于分布式結(jié)構(gòu),傳統(tǒng)傳感器和執(zhí)行機構(gòu)將被智能傳感器和執(zhí)行機構(gòu)所取代,并通過數(shù)據(jù)總線通信。分布式結(jié)構(gòu)有利于先進(jìn)技術(shù)的使用,具有減重,提高性能以及降低成本的優(yōu)勢。分布式發(fā)動機控制系統(tǒng)性能依賴于通信總線性能,而總線通信會引入一些通信約束,如網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延和數(shù)據(jù)掉包,會對發(fā)動機性能造成一定影響,嚴(yán)重時甚至引起系統(tǒng)不穩(wěn)定。本文的主要研究內(nèi)容如下:首先,介紹了當(dāng)前集中式控制系統(tǒng)中電子控制器結(jié)構(gòu),發(fā)動機中需要傳輸?shù)男盘柕?作為分布式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及總線通信的基礎(chǔ)。比較了三種分布式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu),針對某型渦扇發(fā)動機設(shè)計了其部分分布式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。接著,研究分布式控制系統(tǒng)的通信總線,提出總線選擇參考因素。在比較不同總線基礎(chǔ)上,選擇CAN總線的時間觸發(fā)協(xié)議TTCAN作為備選總線。以某型渦扇發(fā)動機為對象,進(jìn)行了總線帶寬評估,通信方案設(shè)計。利用TrueTime工具箱建立了一個分布式系統(tǒng)數(shù)字仿真系統(tǒng),研究分析了時延、掉包等通信約束對發(fā)動機性能的影響。隨后,提出存在時延和掉包情況下的控制器設(shè)計策略�；诶顏喥章宸蚍�(wěn)定性定理,分析時延條件下系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及最大允許時延。通過求解線性矩陣不等式設(shè)計反饋控制增益,保證時延和掉包條件下系統(tǒng)的穩(wěn)定性。提出一種重構(gòu)增益調(diào)度的方法,進(jìn)行時延和掉包補償,并針對非線性模型進(jìn)行了仿真驗證,效果良好。最后,進(jìn)行了硬件在回路驗證,仿真驗證了時延和掉包對系統(tǒng)性能的影響,以及所設(shè)計的控制器的有效性。
【關(guān)鍵詞】：航空渦扇發(fā)動機 分布式控制 總線通信 時延和掉包 重構(gòu)增益補償 硬件在回路
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V235.13
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 航空發(fā)動機控制系統(tǒng)發(fā)展概述10
• 1.2 數(shù)字電子控制系統(tǒng)面臨的問題10-12
• 1.3 分布式發(fā)動機控制系統(tǒng)12-17
• 1.3.1 分布式控制系統(tǒng)優(yōu)勢13-14
• 1.3.2 分布式控制發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.3.3 分布式控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)15-17
• 1.4 論文研究目的、意義與主要內(nèi)容17-19
• 第二章 分布式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計19-29
• 2.1 渦扇發(fā)動機及其控制規(guī)律19-20
• 2.1.1 發(fā)動機對象及其模型19
• 2.1.2 控制規(guī)律19-20
• 2.2 集中式控制系統(tǒng)20-23
• 2.2.1 集中式電子控制器結(jié)構(gòu)20-22
• 2.2.2 控制器輸入輸出信號22-23
• 2.3 分布式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)23-28
• 2.3.1 基于數(shù)據(jù)集中器的部分分布式結(jié)構(gòu)23-25
• 2.3.2 基于智能節(jié)點的全分布式結(jié)構(gòu)25
• 2.3.3 基于處理器節(jié)點的全分布式結(jié)構(gòu)25-27
• 2.3.4 渦扇發(fā)動機部分分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計27-28
• 2.4 小結(jié)28-29
• 第三章 分布式控制系統(tǒng)仿真29-50
• 3.1 發(fā)動機局域網(wǎng)29-36
• 3.1.1 EAN對數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?/span>29-30
• 3.1.2 總線選擇參考因素30-31
• 3.1.3 幾種應(yīng)用于安全控制領(lǐng)域的總線31-36
• 3.2 通信限制36-37
• 3.2.1 通信帶寬限制36-37
• 3.2.2 網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延37
• 3.2.3 網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)數(shù)據(jù)掉包37
• 3.3 總線性能評估37-41
• 3.3.1 控制系統(tǒng)信號分類37-38
• 3.3.2 總線帶寬評估38-40
• 3.3.3 通信調(diào)度方案設(shè)計40-41
• 3.4 基于TrueTime的分布式系統(tǒng)仿真驗證41-49
• 3.4.1 利用TrueTime搭建分布式控制仿真系統(tǒng)41-43
• 3.4.2 時延和掉包對發(fā)動機性能影響43-49
• 3.5 小結(jié)49-50
• 第四章 存在時延和掉包的控制器設(shè)計50-70
• 4.1 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)50-51
• 4.1.1 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)主要問題50
• 4.1.2 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)研究方法50-51
• 4.2 系統(tǒng)描述及建模51-56
• 4.2.1 航空發(fā)動機分布式控制系統(tǒng)描述51-52
• 4.2.2 存在時延和掉包系統(tǒng)建模52-56
• 4.3 穩(wěn)定性分析及最大時延邊界確定56-57
• 4.3.1 穩(wěn)定性分析56
• 4.3.2 最大允許時延確定56-57
• 4.4 針對存在時延和掉包的控制器設(shè)計57-59
• 4.4.1 存在時延的反饋控制器設(shè)計57-58
• 4.4.2 存在掉包的反饋控制器設(shè)計58-59
• 4.5 仿真及結(jié)果分析59-64
• 4.5.1 航空發(fā)動機線性狀態(tài)空間模型59-60
• 4.5.2 穩(wěn)定性分析仿真驗證60-61
• 4.5.3 存在時延系統(tǒng)仿真分析61-62
• 4.5.4 數(shù)據(jù)掉包補償措施仿真分析62-64
• 4.6 應(yīng)用于非線性模型仿真64-69
• 4.6.1 基于增廣模型的反饋控制器設(shè)計64-65
• 4.6.2 仿真驗證分析65-69
• 4.7 小結(jié)69-70
• 第五章 基于CAN總線的硬件在回路仿真驗證70-86
• 5.1 分布式控制HIL驗證方案思路70-71
• 5.2 平臺結(jié)構(gòu)及軟硬件配置71-75
• 5.2.1 平臺結(jié)構(gòu)71-72
• 5.2.2 平臺配置72-74
• 5.2.3 數(shù)字仿真與硬件在回路仿真差異74-75
• 5.3 總線通信實現(xiàn)75-81
• 5.3.1 PCL-841CAN卡通信75-77
• 5.3.2 eCAN通信77-78
• 5.3.3 ID號分配78-79
• 5.3.4 高精度多媒體定時器79-81
• 5.4 時延和掉包對系統(tǒng)性能影響實驗驗證81-85
• 5.4.1 總線時延對系統(tǒng)性能影響及應(yīng)對方法驗證81-82
• 5.4.2 數(shù)據(jù)掉包對系統(tǒng)性能影響及應(yīng)對方法驗證82-85
• 5.5 小結(jié)85-86
• 第六章 總結(jié)與展望86-88
• 6.1 本文主要工作86-87
• 6.2 后續(xù)工作展望87-88
• 參考文獻(xiàn)88-92
• 致謝92-93
• 在校期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況93
• 在校期間參加科研情況93-94

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：684850