一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制器快速原型架構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制器快速原型架構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能要求的不斷提升，航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)日趨復(fù)雜。近年來(lái)，快速控制原型技術(shù)逐漸成為解決航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效途徑?？焖倏刂圃褪侵冈谙到y(tǒng)開(kāi)發(fā)的初期，快速建立控制器模型，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行各種離線和在線測(cè)試來(lái)驗(yàn)證軟硬件方案的可行性。對(duì)于復(fù)雜的航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，通過(guò)快速控制原型技術(shù)可以在設(shè)計(jì)初期發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，以便修改原型或者參數(shù)，再進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)試，這樣迭代進(jìn)行，最終產(chǎn)生一個(gè)完全滿(mǎn)足控制需求且合理可靠的控制原型。利用快速控制原型開(kāi)發(fā)航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)的完全基于物理平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法周期長(zhǎng)、成本高及風(fēng)險(xiǎn)高的缺點(diǎn)，極大的提高了開(kāi)發(fā)效率，大大縮短了開(kāi)發(fā)周期。
[0003]雖然快速控制原型具備諸多優(yōu)點(diǎn)，但目前國(guó)內(nèi)采用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制器快速原型平臺(tái)普遍內(nèi)部機(jī)制不開(kāi)發(fā)，對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部復(fù)雜的信號(hào)難以實(shí)現(xiàn)自由靈活配置。另一方面，由于部分信號(hào)的模擬精度或適配性不理想，難以和真正的發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口，從而無(wú)法代替真實(shí)的控制器進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，這顯然違背了快速控制原型的初衷。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)【背景技術(shù)】中所涉及的缺陷，提供一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制器快速原型架構(gòu)，用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段的快速驗(yàn)證，提高控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)效率，降低研制成本。
[0005]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制器快速原型架構(gòu)，包含虛擬儀器設(shè)備和信號(hào)調(diào)理驅(qū)動(dòng)單元；
[0007]所述虛擬儀器設(shè)備用于加載上位機(jī)中的控制模型，經(jīng)信號(hào)調(diào)理驅(qū)動(dòng)單元配置后實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)的高精度模擬；
[0008]所述信號(hào)調(diào)理驅(qū)動(dòng)單元包含伺服閥電流驅(qū)動(dòng)模塊、LVDT位移信號(hào)調(diào)理模塊、熱阻溫度信號(hào)調(diào)理模塊、熱偶溫度信號(hào)調(diào)理模塊、壓阻壓力信號(hào)調(diào)理模塊和轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理模塊，用于對(duì)輸入的發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器信號(hào)進(jìn)行調(diào)理；
[0009]所述伺服閥電流驅(qū)動(dòng)模塊用于根據(jù)虛擬儀器設(shè)備所加載控制模型的控制策略將虛擬儀器設(shè)備輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)后輸出；
[0010]所述LVDT位移信號(hào)調(diào)理模塊用于給外部LVDT位移傳感器提供正弦激勵(lì)信號(hào)，同時(shí)將接收到的LVDT位移傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電壓信號(hào)后傳遞給虛擬儀器設(shè)備;
[0011]所述熱阻溫度信號(hào)調(diào)理模塊用于將接收到的熱阻溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)并進(jìn)行放大后輸出；
[0012]所述熱偶溫度信號(hào)調(diào)理模塊用于將接收到的熱偶溫度信號(hào)放大成伏級(jí)電壓后傳遞給虛擬儀器設(shè)備；
[0013]所述壓阻壓力信號(hào)調(diào)理模塊用于將接收到的壓阻壓力信號(hào)放大成伏級(jí)電壓后傳遞給虛擬儀器設(shè)備；
[0014]所述轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理模塊用于將接收到的轉(zhuǎn)速信號(hào)放大成伏級(jí)的方波信號(hào)后傳遞給虛擬儀器設(shè)備。
[0015]作為本實(shí)用新型一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)快速控制原型架構(gòu)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述信號(hào)調(diào)理驅(qū)動(dòng)單元還包含DA擴(kuò)展模塊，所述DA擴(kuò)展模塊采用開(kāi)放式總線SPI接口與虛擬儀器設(shè)備相連。
[0016]作為本實(shí)用新型一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)快速控制原型架構(gòu)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述信號(hào)調(diào)理驅(qū)動(dòng)單元還包含AD擴(kuò)展模塊，所述AD擴(kuò)展模塊采用開(kāi)放式總線SPI接口與虛擬儀器設(shè)備相連。
[0017]作為本實(shí)用新型一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)快速控制原型架構(gòu)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述虛擬儀器設(shè)備包含F(xiàn)PGA可編程邏輯接口。
[0018]作為本實(shí)用新型一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)快速控制原型架構(gòu)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述虛擬儀器設(shè)備虛擬儀器設(shè)備采用了 NI公司的sbR1-9631。
[0019]本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
[0020]本實(shí)用新型提出虛擬儀器加可配置的模塊化信號(hào)調(diào)理單元架構(gòu)，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求靈活配置來(lái)和真正的發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口，從而代替真實(shí)控制器進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)控制或者用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的快速控制原型仿真試驗(yàn)研宄，且包含開(kāi)放式總線的SPI接口控制的DA擴(kuò)展模塊和AD擴(kuò)展模塊，彌補(bǔ)了虛擬儀器固有資源的不足，從而支持與多種型號(hào)的虛擬儀器設(shè)備對(duì)接。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)架構(gòu)圖；
[0022]圖2是信號(hào)調(diào)理驅(qū)動(dòng)單元的模塊示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
[0024]本實(shí)用新型公開(kāi)了一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制器快速原型架構(gòu)，包含虛擬儀器設(shè)備和信號(hào)調(diào)理驅(qū)動(dòng)單元；
[0025]所述虛擬儀器設(shè)備用于加載上位機(jī)中的控制模型，以配置信號(hào)調(diào)理驅(qū)動(dòng)單元實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)的高精度模擬；
[0026]所述信號(hào)調(diào)理驅(qū)動(dòng)單元包含伺服閥電流驅(qū)動(dòng)模塊、LVDT位移信號(hào)調(diào)理模塊、熱阻溫度信號(hào)調(diào)理模塊、熱偶溫度信號(hào)調(diào)理模塊、壓阻壓力信號(hào)調(diào)理模塊和轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理模塊，用于對(duì)輸入的發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器信號(hào)進(jìn)行調(diào)理；
[0027]所述伺服閥電流驅(qū)動(dòng)模塊用于根據(jù)虛擬儀器設(shè)備所加載控制模型的控制策略將虛擬儀器設(shè)備輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)后輸出；
[0028]所述LVDT位移信號(hào)調(diào)理模塊用于給外部LVDT位移傳感器提供正弦激勵(lì)信號(hào)，同時(shí)將接收到的LVDT位移傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電壓信號(hào)后傳遞給虛擬儀器設(shè)備;
[0029]所述熱阻溫度信號(hào)調(diào)理模塊用于將接收到的熱阻溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)并進(jìn)行放大后輸出；
[0030]所述熱偶溫度信號(hào)調(diào)理模塊用于將接收到的熱偶溫度信號(hào)放大成伏級(jí)電壓后傳遞給虛擬儀器設(shè)備；
[0031]所述壓阻壓力信號(hào)調(diào)理模塊用于將接收到的壓阻壓力信號(hào)放大成伏級(jí)電壓后傳遞給虛擬儀器設(shè)備；
[0032]所述轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理模塊用于將接收到的轉(zhuǎn)速信號(hào)放大成伏級(jí)的方波信號(hào)后傳遞給虛擬儀器設(shè)備。
[0033]所述信號(hào)調(diào)理驅(qū)動(dòng)單元還包含DA擴(kuò)展模塊和AD擴(kuò)展模塊，均采用開(kāi)放式總線SPI接口與虛擬儀器設(shè)備相連。
[0034]開(kāi)放式、模塊化的航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制器快速原型架構(gòu)如圖1所示，將虛擬儀器設(shè)備與可配置的信號(hào)調(diào)理驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行物理連接，在上位機(jī)中利用圖形化語(yǔ)言LabVIEW設(shè)計(jì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制邏輯與算法模型，通過(guò)自動(dòng)代碼生成技術(shù)將控制模型編譯下載到虛擬儀器設(shè)備的實(shí)時(shí)硬件平臺(tái)中，根據(jù)控制具體需求配置信號(hào)調(diào)理驅(qū)動(dòng)模塊，則此時(shí)虛擬儀器設(shè)備與信號(hào)調(diào)理單元一起構(gòu)成了快速控制原型機(jī)，其可以和真正