CN102508437A - 一种飞机供电控制管理系统仿真用多功能机电系统仿真方法 - Google Patents

Abstract

一种飞机供电控制管理系统仿真用多功能机电系统仿真方法，属于计算机仿真技术，具体涉及到飞机供电控制管理系统仿真用多功能机电系统仿真方法的改进。其特征在于，由硬件系统和软件系统组成，其中，硬件系统设计方案为：由工业控制计算机、64路离散量I/O板卡和CAN通信板卡组成；软件系统设计方案为：由燃油子系统仿真器软件、液压子系统仿真器软件、环控子系统仿真器软件和机电管理子系统仿真器软件组成。本发明一台多功能机电系统仿真器可以实现多个机电子系统的仿真功能；多个机电子系统仿真器共用相同的硬件资源，提高了硬件资源的利用率；体积小、重量轻、便于携带；通过更新软件可快速适应机电系统方案的变化，灵活性高。

Description

一种飞机供电控制管理系统仿真用多功能机电系统仿真方法

技术领域

本发明属于计算机仿真技术，具体涉及到飞机供电控制管理系统仿真用多功能机电系统仿真方法的改进。

背景技术

飞机供电系统是飞机的重要保障系统之一，它由电源系统和配电系统组成。随着飞机各机载系统日益电气化，呈现出使用电能逐步取代甚至完全取代飞机上其他二次能源的发展趋势。飞机用电设备大幅增加导致电源功率随之增大，飞机电网重量增加，可靠性降低以及维护困难等一系列问题，为了解决这些问题，现代先进飞机都采用集散式控制系统来减少电网的重量，增加系统的可靠性和维修性。因此对其中的电气多路传输、容错供电及负载自动管理等技术进行研究，实现对供电系统的综合控制管理成为先进飞机供电系统的发展方向之一。国外已经在各型飞机上应用了这些技术，而国内在这些技术上尚处于研究阶段，因此有必要对飞机供电系统的控制管理技术进行建模、仿真，通过建立仿真验证平台进行飞机供电控制管理系统设计方案的仿真验证和评估，为型号设计积累经验。

为了验证供电控制管理系统与机电管理系统的总线通信功能以及电气负载管理功能，需要设置机电系统仿真器，它包括燃油子系统仿真器、环控子系统仿真器、液压子系统仿真器和机电管理子系统仿真器等。

一般的机电系统仿真器采用多台工控机通过以太网总线互联的方式实现，比如分别设置工控机实现燃油子系统、环控子系统、液压子系统和机电管理子系统的仿真功能，然后通过以太网实现信息交互。这样的仿真器其实是一个由多台工控机组成的局域网仿真系统，其存在硬件资源利用率低、系统相对庞大、复杂性高和不易携带等缺点。

发明内容

本发明的目的：本仿真器是根据集成化、通用化的思想设计的飞机供电控制管理系统仿真用多功能机电系统仿真器，用于飞机供电控制管理系统的半物理仿真试验。它采用一个通用平台实现对机电系统中燃油子系统、液压子系统、环控子系统和机电管理子系统等的仿真，具有硬件资源利用率高、体积小、重量轻、便携性好、灵活性高等特点，能够快速适应机电系统方案的变化，满足飞机供电控制管理系统半物理仿真试验的要求。

本发明的技术方案是：

一种飞机供电控制管理系统仿真用多功能机电系统仿真方法，其特征在于，由硬件系统和软件系统组成，其中，

硬件系统设计方案为：由工业控制计算机、64路离散量I/O板卡和CAN通信板卡组成，仿真器通过64路离散量I/O板卡输出控制燃油子系统、液压子系统和环控子系统等相应的电气负载工作，通过CAN通信板卡实现机电管理子系统与供电控制管理系统的信息交联；

软件系统设计方案为：由燃油子系统仿真器软件、液压子系统仿真器软件、环控子系统仿真器软件和机电管理子系统仿真器软件组成，燃油、液压和环控子系统仿真器包括：初始化模块、逻辑解算模块、输出控制模块、画面页显示模块和故障设置模块，机电管理子系统仿真器软件包括：初始化模块、总线通信模块、状态显示模块和维护管理模块。

燃油子系统、液压子系统和环控子系统仿真器软件通过各自的逻辑解算模块将相应电气负载的控制逻辑进行解算，然后通过输出控制模块将各电气负载控制信号通过离散量I/O板卡输出。

当需要接收总线信息时，CAN总线通信板卡首先接收总线上的信息，然后机电管理子系统仿真器软件通过调用总线读取模块读取信息；当需要发送总线信息时，机电管理子系统仿真器软件首先调用总线发送模块将要发送的信息发送到CAN总线通信板卡上，然后再由其发送到CAN总线上。

所述燃油、液压和环控子系统仿真器各模块实现方法为：

首先，软件启动时，执行初始化模块，主要完成相应子系统仿真器应用软件的初始化操作，对仿真器中各个变量进行赋初值，初始化64路离散量I/O板卡，使系统处于待操作状态；

然后，逻辑解算模块、输出控制模块、画面页显示模块和故障设置模块周期运行，

第一步，执行逻辑解算模块，主要完成相应子系统中电气负载的控制逻辑解算；

第二步，执行输出控制模块，根据逻辑解算模块解算出的各电气负载控制信号，通过64路离散量I/O板卡输出控制相应电气负载的工作与停止；

第三步，执行画面页显示模块，完成相应子系统的显示功能，包括正常状态、故障状态和报警状态的显示；

第四步，执行故障设置模块，通过对设置在故障面板上的故障设置信号按钮的操作，实现各个子系统相应故障的模拟设置。

所述机电管理子系统仿真器各模块实现方法为：

首先，软件启动时，执行初始化模块，完成全局变量的赋初值操作，初始化总线通信板卡，激活机电管理子系统仿真器与供电控制管理计算机之间的CAN总线通信；

然后，总线通信模块、状态显示模块和维护管理模块周期运行，

第一步，执行总线通信模块，完成机电管理子系统仿真器与供电控制管理计算机之间的总线通信；

第二步，执行状态显示模块，接收来自总线通信模块的供电系统的各种工作状态和故障数据，通过供电系统画面页直观的显示供电系统的构型，还接收机电系统各电气负载工作状态信息，用于实时显示飞机电源系统不同状态情况下负载管理的情况；

第三步，执行维护管理模块，用于对供电系统各控制装置进行维护管理，如果接收到维护命令，则向供电控制管理计算机发送该维护命令，然后供电控制管理计算机向供电统其他控制装置发送该维护命令。

所述64路离散量I/O板卡为MIC 3756s离散量I/O板卡。

所述CAN通信板卡为PCI-1680CAN通信板卡。

本发明有益效果是：本发明中一台多功能机电系统仿真器可以实现多个机电子系统的仿真功能；多个机电子系统仿真器共用相同的硬件资源，提高了硬件资源的利用率；体积小、重量轻、便于携带；通过更新软件可快速适应机电系统方案的变化，灵活性高。

附图说明

图1：机电管理子系统仿真器软件流程图

图2：燃油、液压和环控子系统仿真器软件流程图

图3：硬件组成示意图

图4：燃油子系统、液压子系统和环控子系统仿真器软件与硬件工作原理图

图5：机电管理子系统仿真器软件与硬件工作原理图

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步的说明：

根据方案，多功能机电系统仿真器的实施分为硬件实现和软件实现，分别说明如下：

8.1硬件实现

多功能机电系统仿真器的硬件实现由表1中的硬件设备组成。

表1多功能机电系统仿真器的硬件组成

8.2软件实现

多功能机电系统仿真器的软件由燃油子系统仿真器软件、液压子系统仿真器软件、环控子系统仿真器软件和机电管理子系统仿真器软件组成。

燃油子系统仿真器软件、液压子系统仿真器软件和环控子系统仿真器软件由初始化模块、逻辑解算模块、输出控制模块、画面页显示模块和故障设置模块组成。初始化模块主要完成相应子系统仿真器应用软件的初始化操作，对仿真器中各个变量进行赋初值，使系统处于待操作状态；逻辑解算模块主要完成相应子系统中电气负载的控制逻辑解算；输出控制模块根据逻辑解算模块解算出的各电气负载控制信号，通过MIC-3765s离散量I/O板卡输出控制相应电气负载的工作与停止；画面页显示模块完成相应子系统的显示功能，包括正常状态、故障状态和报警状态的显示；故障设置模块通过对设置在故障面板上的故障设置信号按钮的操作，实现各个子系统相应故障的模拟设置。

机电管理子系统仿真器软件由初始化模块、总线通信模块、状态显示模块和维护管理模块组成。初始化模块完成全局变量的赋初值操作，初始化总线通信板卡，激活机电管理子系统仿真器与供电控制管理计算机之间的CAN总线通信；总线通信模块用于完成机电管理子系统仿真器与供电控制管理计算机之间的总线通信，又分为总线读取模块、总线处理模块和总线发送模块，分别完成总线数据的读取、处理和发送；状态显示模块接收来自总线通信模块的供电系统的各种工作状态和故障数据，通过供电系统画面页直观的显示供电系统的构型，还接收机电系统各电气负载工作状态信息，用于实时显示飞机电源系统不同状态情况下负载管理的情况；维护管理模块用于对供电系统各控制装置进行维护管理，它向供电控制管理计算机发送维护命令，然后由供电控制管理计算机向供电系统其他控制装置发送维护命令。

Claims (5)

1.一种飞机供电控制管理系统仿真用多功能机电系统仿真方法，其特征在于，由硬件系统和软件系统组成，其中，

硬件系统设计方案为：由工业控制计算机、64路离散量I/O板卡和CAN通信板卡组成，仿真器通过64路离散量I/O板卡输出控制燃油子系统、液压子系统和环控子系统等相应的电气负载工作，通过CAN通信板卡实现机电管理子系统与供电控制管理系统的信息交联；

软件系统设计方案为：由燃油子系统仿真器软件、液压子系统仿真器软件、环控子系统仿真器软件和机电管理子系统仿真器软件组成，燃油、液压和环控子系统仿真器包括：初始化模块、逻辑解算模块、输出控制模块、画面页显示模块和故障设置模块，机电管理子系统仿真器软件包括：初始化模块、总线通信模块、状态显示模块和维护管理模块。

燃油子系统、液压子系统和环控子系统仿真器软件通过各自的逻辑解算模块将相应电气负载的控制逻辑进行解算，然后通过输出控制模块将各电气负载控制信号通过离散量I/O板卡输出。

当需要接收总线信息时，CAN总线通信板卡首先接收总线上的信息，然后机电管理子系统仿真器软件通过调用总线读取模块读取信息；当需要发送总线信息时，机电管理子系统仿真器软件首先调用总线发送模块将要发送的信息发送到CAN总线通信板卡上，然后再由其发送到CAN总线上。

2.根据权利要求1所述的飞机供电控制管理系统仿真用多功能机电系统仿真方法，其特征在于，所述燃油、液压和环控子系统仿真器各模块实现方法为：

首先，软件启动时，执行初始化模块，主要完成相应子系统仿真器应用软件的初始化操作，对仿真器中各个变量进行赋初值，初始化64路离散量I/O板卡，使系统处于待操作状态；

然后，逻辑解算模块、输出控制模块、画面页显示模块和故障设置模块周期运行，

第一步，执行逻辑解算模块，主要完成相应子系统中电气负载的控制逻辑解算；

第二步，执行输出控制模块，根据逻辑解算模块解算出的各电气负载控制信号，通过64路离散量I/O板卡输出控制相应电气负载的工作与停止；

第三步，执行画面页显示模块，完成相应子系统的显示功能，包括正常状态、故障状态和报警状态的显示；

第四步，执行故障设置模块，通过对设置在故障面板上的故障设置信号按钮的操作，实现各个子系统相应故障的模拟设置。

3.根据权利要求1所述的飞机供电控制管理系统仿真用多功能机电系统仿真方法，其特征在于，所述机电管理子系统仿真器各模块实现方法为：

首先，软件启动时，执行初始化模块，完成全局变量的赋初值操作，初始化总线通信板卡，激活机电管理子系统仿真器与供电控制管理计算机之间的CAN总线通信；然后，总线通信模块、状态显示模块和维护管理模块周期运行，

第一步，执行总线通信模块，完成机电管理子系统仿真器与供电控制管理计算机之间的总线通信；

第二步，执行状态显示模块，接收来自总线通信模块的供电系统的各种工作状态和故障数据，通过供电系统画面页直观的显示供电系统的构型，还接收机电系统各电气负载工作状态信息，用于实时显示飞机电源系统不同状态情况下负载管理的情况；

第三步，执行维护管理模块，用于对供电系统各控制装置进行维护管理，如果接收到维护命令，则向供电控制管理计算机发送该维护命令，然后供电控制管理计算机向供电统其他控制装置发送该维护命令。

4.根据权利要求1所述的飞机供电控制管理系统仿真用多功能机电系统仿真器，其特征在于，所述64路离散量I/O板卡为MIC 3756s离散量I/O板卡。

5.根据权利要求1所述的飞机供电控制管理系统仿真用多功能机电系统仿真器，其特征在于，所述CAN通信板卡为PCI-1680CAN通信板卡。

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