航空发动机分布式控制系统半物理仿真研究

论文摘要

分布式控制是航空发动机控制系统的重要发展方向,国内外已经开展了一些相关的研究。本文在航空发动机分布式控制的前期研究基础上,构建了一个航空发动机分布式控制半物理仿真系统,为进一步开展航空发动机分布式系统研究奠定了基础。本文在航空发动机分布式控制系统前期研究的基础上,分析了航空发动机分布式控制系统的结构、特点和功能,对原有的燃油计量活门装置进行了改进设计,重新设计了航空发动机分布式控制系统智能燃油计量控制器、智能矢量喷口控制器。执行结构和智能控制器结合构成智能执行机构,并进行了试验,取得较好的效果。对分布式控制系统的CAN通信网络的通信协议进行改进,分析了网络中存在的通讯延时情况。设计了EEC(发动机电子控制器)节点、监控节点(包括航空发动机模型和监控界面),与原有的转速系统(智能转速传感器节点和电机系统)和经过改进的智能燃油计量节点、智能矢量喷口节点一起构成了航空发动机分布式系统。进行了系统的集成,成功构建航空发动机分布式控制半物理仿真系统。在构建的航空发动机分布式控制半物理仿真系统上进行了发动机转速的闭环控制实验,验证了航空发动机分布式控制系统的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 航空发动机控制发展概况和趋势
• 1.2 航空发动机分布式控制系统结构分析
• 1.2.1 分布式控制系统的结构和功能
• 1.2.2 分布式控制系统的优点
• 1.3 研究基础和条件
• 1.4 本文研究内容
• 第二章 系统总体设计
• 2.1 仿真对象的描述与功能模块划分
• 2.2 系统总体硬件设计
• 2.2.1 硬件总体设计方案
• 2.2.2 DSP 最小系统
• 2.2.3 电源模块
• 2.2.4 AD 模块
• 2.2.5 通讯模块
• 2.3 系统总体软件设计
• 2.4 执行机构与传感器
• 2.4.1 执行机构
• 2.4.2 转速传感器
• 第三章 执行机构与智能控制器
• 3.1 燃油计量活门控制器
• 3.1.1 燃油计量装置的改进
• 3.1.2 燃油计量装置控制方案
• 3.1.3 燃油计量活门控制器软件设计
• 3.2 矢量喷口控制器
• 3.2.1 矢量喷口模拟装置及数学模型
• 3.2.2 矢量喷口控制器软件设计
• 第四章 EEC 和监控节点
• 4.1 EEC
• 4.1.1 EEC 控制器功能
• 4.1.2 EEC 软硬件设计
• 4.1.3 EEC 控制算法设计
• 4.2 监控节点
• 4.2.1 监控节点结构与功能
• 4.2.2 航空发动机部件级模型
• 4.2.3 CAN 通信模块
• 4.2.4 D/A 模块
• 4.2.5 人机界面
• 第五章 CAN 总线通信网络
• 5.1 CAN 总线结构特点和技术规范
• 5.1.1 CAN 总线结构特点
• 5.1.2 CAN 总线协议
• 5.2 CAN 协议的应用扩充
• 5.2.1 报文标识符的重定义
• 5.2.2 报文数据编码与解码
• 5.3 网络延时分析
• 第六章 系统集成与试验
• 6.1 分布式半物理仿真系统结构
• 6.2 分布式节点的校准与测试
• 6.2.1 转速模拟装置的测试与补偿
• 6.2.2 智能转速传感器的测试
• 6.2.3 智能执行机构的测试
• 6.3 系统集成
• 6.4 试验与数据分析
• 第七章 总结与展望
• 7.1 本文主要工作
• 7.2 进一步研究方向
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文
• 附录 1 TMS320F2812 芯片功能模块图
• 附录 2:智能装置外形
• 附录 3 烧写固件采用的.cmd 文件