本文關(guān)鍵詞：高置信度FADEC接口模擬技術(shù)研究

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【摘要】：在日益復(fù)雜的全權(quán)限數(shù)字電子控制(FADEC)系統(tǒng)的研制過程中,通過硬件在回路仿真和半物理仿真對控制系統(tǒng)進行全面測試驗證已經(jīng)成為一種高效且必然的發(fā)展趨勢,而FADEC系統(tǒng)接口模擬器則是上述仿真驗證的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文以開發(fā)一種高置信度緊湊型的FADEC系統(tǒng)接口模擬器為目標開展了以下研究工作:1.FADEC系統(tǒng)接口模擬器總體設(shè)計。針對航空發(fā)動機控制系統(tǒng)中的典型傳感器和執(zhí)行機構(gòu),從工作機理和動、靜態(tài)特性中抽象出各種接口的數(shù)學模型,作為接口模擬器軟硬件設(shè)計的依據(jù)。針對常規(guī)接口模擬器開放性差和體積龐大的缺陷,提出一種基于NI c RIO的體積小巧、結(jié)構(gòu)緊湊的接口模擬器設(shè)計方案。2.接口模擬器電路設(shè)計。根據(jù)接口模型分別設(shè)計了轉(zhuǎn)速傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、位移傳感器以及伺服閥的接口模擬電路。重點研究了轉(zhuǎn)速傳感器模擬電路,提出了一種基于雙重數(shù)字信號合成(雙DDS)技術(shù)轉(zhuǎn)速傳感器信號模擬方法,在提高頻率模擬精度的同時,具有任意波形模擬能力,從而解決了轉(zhuǎn)速傳感器故障時波形畸變的模擬難題。3.接口模擬器軟件設(shè)計�；贚ab VIEW設(shè)計了一套一體化的FADEC系統(tǒng)接口模擬器配置管理和監(jiān)控軟件(FIECM)。FIECM的基本功能是動態(tài)特性的模擬以及接口電路的控制,通過在c RIO中運行傳感器和執(zhí)行機構(gòu)的實時模型控制接口電路。FIECM還包括基于最小二乘法設(shè)計的通道標定與校驗軟件模塊以及接口應(yīng)用和監(jiān)控軟件模塊,提供與發(fā)動機模型程序的通信接口,便于開展硬件在回路或半物理仿真試驗。4.FADEC系統(tǒng)接口模擬器的測試和仿真試驗驗證。通過通道標定與校驗軟件模塊進行了模擬器靜態(tài)特性的測試,結(jié)果表明,各模塊精度均優(yōu)于0.5%,信號更新時間低于1ms。通過控制器硬件在回路仿真試驗進行了模擬器的動態(tài)測試,接口模擬器與電子控制器協(xié)調(diào)工作,實現(xiàn)了油針位置小閉環(huán)控制和轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制,驗證了FADEC系統(tǒng)接口模擬器的動態(tài)接口模擬能力。最后還進行了轉(zhuǎn)速信號波形畸變的模擬。
【關(guān)鍵詞】：航空發(fā)動機 控制系統(tǒng) FADEC 接口模擬器 設(shè)計 硬件在回路仿真
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V233.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-14
• 注釋表14-15
• 縮略詞15-16
• 第一章 緒論16-22
• 1.1 研究背景與意義16-18
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-20
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀18-19
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀19-20
• 1.2.3 研究現(xiàn)狀總結(jié)20
• 1.3 本文研究工作及內(nèi)容安排20-22
• 第二章 FADEC系統(tǒng)接口模擬器總體設(shè)計22-39
• 2.1 FADEC系統(tǒng)接口模擬器設(shè)計需求分析22-23
• 2.2 磁電脈沖式轉(zhuǎn)速傳感器接口模型23-24
• 2.2.1 傳感器工作機理23-24
• 2.2.2 傳感器特性分析24
• 2.2.3 傳感器模擬接口的數(shù)學模型24
• 2.3 熱電阻溫度傳感器接口模型24-27
• 2.3.1 傳感器工作機理24-26
• 2.3.2 傳感器特性分析26
• 2.3.3 傳感器模擬接口的數(shù)學模型26-27
• 2.4 熱電偶溫度傳感器接口模型27-29
• 2.4.1 傳感器工作機理27-28
• 2.4.2 傳感器特性分析28-29
• 2.4.3 傳感器模擬接口的數(shù)學模型29
• 2.5 壓阻式壓力傳感器接口模型29-31
• 2.5.1 傳感器工作機理29-30
• 2.5.2 傳感器特性分析30-31
• 2.5.3 傳感器模擬接口的數(shù)學模型31
• 2.6 LVDT位移傳感器接口模型31-33
• 2.6.1 傳感器工作機理31-32
• 2.6.2 傳感器特性分析32-33
• 2.6.3 傳感器模擬接口的數(shù)學模型33
• 2.7 電液伺服閥執(zhí)行機構(gòu)接口模型33
• 2.8 FADEC系統(tǒng)接口模擬器總體結(jié)構(gòu)設(shè)計33-38
• 2.8.1 信號調(diào)理單元34-35
• 2.8.2 基于cRIO的信號接口控制單元35-36
• 2.8.3 電源配置36-37
• 2.8.4 外部接口設(shè)計37-38
• 2.9 本章小結(jié)38-39
• 第三章 FADEC系統(tǒng)接口模擬器電路設(shè)計39-52
• 3.1 FADEC系統(tǒng)接口模擬器電路設(shè)計概述39
• 3.2 電源濾波電路設(shè)計39-40
• 3.3 雙DDS轉(zhuǎn)速傳感器接口模擬電路設(shè)計40-45
• 3.3.1 雙DDS模擬原理41-42
• 3.3.2 雙DDS轉(zhuǎn)速傳感器接口模擬總體設(shè)計42-43
• 3.3.3 雙DDS轉(zhuǎn)速傳感器接口模擬電路設(shè)計43-45
• 3.4 壓阻式壓力傳感器接口模擬電路設(shè)計45-48
• 3.4.1 壓阻式壓力傳感器接口模擬原理45-46
• 3.4.2 壓阻式壓力傳感器接口模擬總體設(shè)計46-47
• 3.4.3 壓阻式壓力傳感器接口模擬電路設(shè)計47-48
• 3.5 LVDT位移傳感器接口模擬電路（含伺服閥執(zhí)行機構(gòu)接口模擬電路）48-51
• 3.5.1 LVDT位移傳感器接口模擬及伺服閥執(zhí)行機構(gòu)接口模擬原理48-49
• 3.5.2 LVDT位移傳感器接口模擬電路設(shè)計49
• 3.5.3 伺服閥執(zhí)行機構(gòu)接口模擬電路設(shè)計49-51
• 3.6 本章小結(jié)51-52
• 第四章 FADEC系統(tǒng)接口模擬器軟件設(shè)計52-70
• 4.1 FADEC系統(tǒng)接口模擬器軟件設(shè)計概述52-53
• 4.2 接口模型軟件模塊設(shè)計53-55
• 4.3 通道標定和校驗軟件模塊設(shè)計55-58
• 4.4 雙DDS轉(zhuǎn)速傳感器接口模擬軟件模塊設(shè)計58-66
• 4.4.1 雙DDS轉(zhuǎn)速傳感器接口模擬軟件模塊流程設(shè)計58-59
• 4.4.2 第一DDS模擬軟件設(shè)計59-62
• 4.4.3 雙DDS轉(zhuǎn)速傳感器接口模擬SPI端口通訊軟件模塊設(shè)計62-65
• 4.4.4 雙DDS轉(zhuǎn)速傳感器接口模擬任意波形設(shè)置軟件模塊設(shè)計和測試65-66
• 4.5 HIL聯(lián)合調(diào)試軟件模塊設(shè)計66-68
• 4.6 本章小結(jié)68-70
• 第五章 FADEC系統(tǒng)接口模擬器測試和仿真試驗驗證70-92
• 5.1 FADEC系統(tǒng)接口模擬器靜態(tài)測試70-79
• 5.1.1 靜態(tài)測試方法70-76
• 5.1.2 靜態(tài)測試結(jié)果76-78
• 5.1.3 實時性測試78-79
• 5.2 FADEC系統(tǒng)接口模擬器動態(tài)仿真試驗79-86
• 5.2.1 發(fā)動機電子控制器快速原型簡介80
• 5.2.2 HIL仿真試驗系統(tǒng)設(shè)計80-82
• 5.2.3 HIL試驗的信號連接與通道標定82-83
• 5.2.4 油針位置小閉環(huán)仿真試驗83-84
• 5.2.5 轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制仿真試驗84-86
• 5.3 轉(zhuǎn)速信號畸變故障模擬試驗86-90
• 5.3.1 轉(zhuǎn)速信號畸變波形輸出測試86-88
• 5.3.2 轉(zhuǎn)速信號畸變波形應(yīng)用測試88-90
• 5.4 本章小結(jié)90-92
• 第六章 總結(jié)與展望92-94
• 6.1 論文總結(jié)92-93
• 6.2 工作展望93-94
• 參考文獻94-98
• 致謝98-99
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文99

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本文編號：865652