CN107300860A - 一种航空发动机控制系统仿真平台控制对象在线更改方法 - Google Patents

一种航空发动机控制系统仿真平台控制对象在线更改方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种航空发动机控制系统仿真平台控制对象在线更改方法，它应用于C/S架构的航空发动机控制系统仿真平台，主要包括在服务器端设置航空发动机部件库、模型生成函数和服务器数据收发函数，客户端前台设置可视化交互界面、后台设置参数文件生成函数和客户端数据收发函数；使用中，用户在客户端前台的可视化交互界面搭建发动机模型，客户端后台的参数文件生成函数生成用户搭建模型的参数文件并上传到服务器端的模型生成函数来生成发动机模型；用户修改发动机模型时只需修改客户端可视化交互界面中搭建的发动机模型，服务端即可自动完成模型修改。本发明能够减小控制系统设计人员的建立发动机模型的工作量，大大提高控制系统的研发效率。

Description

一种航空发动机控制系统仿真平台控制对象在线更改方法
技术领域
本发明属于航空及计算机仿真技术领域，特别是涉及一种航空发动机控制系统仿真平台控制对象在线更改方法。
背景技术
航空发动机作为工业皇冠上的明珠，其结构、原理复杂。发动机控制系统用于保证发动机的安全性、稳定性、可靠性以及性能效益。随着对航空发动机性能要求的提升，控制系统的复杂程度愈来愈高，目前主流的发动机控制系统的研制流程包括控制律设计仿真、硬件在回路试验、半物理试验以及台架试验。该研发流程是一个串行的过程，导致其效率、成本以及研发周期都无法很好的控制，此外该方法的验证手段不灵活。另一方面，该方法设计的仿真平台多使用传统的物理仪器，针对特定型号的发动机，基本没有通用性，导致控制系统开发的成本很高。
中国专利申请201310440242.8公开了“一种航空发动机控制系统的快速原型仿真方法”，该方法首先建立控制算法模型，然后利用自动代码生成技术将控制算法的模型下载至硬件平台，利用虚拟仪器技术和实时硬件平台搭建航空发动机控制系统的原型，再与航空发动机模型仿真器连接构成闭环，通过闭环仿真来修正控制算法模型，直至符合要求。但是该方法还存在以下明显的不足：一是该方法需要一个硬件平台作为仿真载体，无法实现共享；二是固定不变的硬平台在考虑通用性时，无法有效的兼顾每种具体发动机控制系统的特性；三是该仿真方法需要根据需求搭建发动机模型，发动机模型的搭建工作量大。
为了减少硬件平台的搭建成本，实现资源的共享，建立一种的航空发动机控制系统数字仿真平台成为研究热点，由于航空发动机模型很少公开，所以远程的航空发动机控制系统仿真平台将是一个很好的发展方向，远程的航空发动机控制系统仿真平台通过提供发动机模型例程或发动机各部件模型，降低了对控制算法设计人员的发动机建模要求。为了更好的满足用户设计不同航空发动机控制系统的要求，设计一种航空发动机控制系统仿真平台控制对象在线更改方法非常重要。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术所存在的不足而提供一种航空发动机控制系统数字仿真平台控制对象在线更改的方法，本发明的控制对象在线更改方法能够减小控制系统设计人员的建立发动机模型的工作量，能够满足不同发动机控制系统的设计需求，大大提高控制系统的研发效率。
根据本发明提出的一种航空发动机控制系统仿真平台控制对象在线更改方法，其特征在于：该方法应用于C/S架构的航空发动机控制系统仿真平台，具体是针对涡轮风扇结构的航空发动机，在服务器端建立航空发动机部件库、模型生成函数以及服务器数据收发函数，客户端前台采用可视化交互界面，客户端后台设置参数文件生成函数以及客户端数据收发函数，用户通过所述客户端前台的可视化交互界面搭建发动机模型并设置发动机各部件的参数，在所述发动机模型搭建完成后确定创建发动机模型；所述客户端后台的参数文件生成函数会生成用户所选发动机各部件的部件ID编号文本文件和部件参数文本文件并发送到服务器端；所述服务器端的模型生成函数根据部件ID编号文本文件和部件参数文本文件创建用户所设计的发动机模型，所述发动机模型在生成完成后可通过服务器数据收发函数以及客户端数据收发函数来实现与客户端可视化交互界面的通信。
本发明提出的一种航空发动机控制系统仿真平台控制对象在线更改方法的进一步优选方案是：
所述可视化交互界面包含部件图标窗口、用户工作窗口以及模型测试窗口，所述部件图标窗口内的部件图标和发动机各大部件一一对应，每个图标有其对应的固定部件ID编号，此外用户可以通过部件图标设置部件的参数，所述用户工作窗口用于用户拖拽放置各部件图标和搭建发动机模型，在所述客户端数据收发函数接收到所述服务器端的模型生成函数返回的模型生成完成的标志后，所述模型测试窗口可设置模型输入数据并通过所述客户端数据收发函数以及服务器数据收发函数将设置的模型输入数据上传给模型，同时所述模型测试窗口会实时显示服务器端所生成模型运行的输出数据，该模型运行的输出数据是通过服务器数据收发函数以及客户端数据收发函数回传到模型测试窗口的；
所述参数文件生成函数可获取用户在可视化交互界面的用户工作窗口中搭建航空发动机模型的各部件ID，并将获取的各部件ID编号保存为部件ID编号文本文件，同时参数文件生成函数获取用户搭建模型时在各部件对话框设置的各部件参数，将获取的各部件参数保存为部件参数文本文件，最后将部件ID编号文本文件以及部件参数文本文件上传至所述服务器端的模型生成函数中。
所述航空发动机部件库中包括基于面向对象方法建立的进气道、压气机、燃烧室、涡轮以及尾喷管部件类，且每个部件类都设置对应的部件ID编号，所有的部件类集成到一起形成航空发动机部件库。
所述模型生成函数接收客户端上传的部件ID编号文本文件以及部件参数文本文件，并分别读取客户端上传的部件ID编号文本文件和部件参数文件的部件ID编号和部件参数，根据读取的部件ID编号模型生成函数从航空发动机部件库中选取对应的部件类创建各部件类的对象，并根据读取的部件参数给每个部件对象进行参数赋值，最后将各部件对象集成为航空发动机模型，该模型即与用户在客户端设计的模型一致，模型生成函数在模型生成完成后会返回一个模型生成完成标志并通过服务器数据收发函数和客户端数据收发函数最终传递到客户端可视化交互界面的模型测试窗口。
所述服务器数据收发函数位于服务器端，用于接收模型的输出数据并传递给客户端数据收发函数，同时接受客户端数据收发函数上传的模型输入并传递给模型，客户端数据收发函数位于客户端，用于接收可视化交互界面中模型测试窗口给定的模型输入并传递给服务器数据收发函数，同时接受服务器数据收发函数下传的模型输出并传递给可视化交互界面中模型测试窗口，用于实时显示。
本发明与现有技术相比其显著优点在于：
一是本发明提出的航空发动机控制系统仿真平台控制对象在线更改方法在服务端建立了航空发动机部件类库，用户可以利用该部件类库异地搭建发动机模型，简化了控制系统开发人员建立航空发动机模型的工作，提高效率。
二是运用本发明的航空发动机控制系统仿真平台控制对象在线更改方法，用户可以通过可视化交互界面搭建模型、修改参数，简单、直观，并且能够根据仿真结果在线修改，适应不同研发人员的研发需求。
三是本发明是基于C/S架构的航空发动机控制系统仿真平台的航空发动机模型在线更改方法，其技术方案的实用性强，运行实简便可靠。
附图说明
图1是本发明提出的一种航空发动机控制系统仿真平台控制对象在线更改方法的流程示意图。
图2是本发明提出的基于C/S架构的一种航空发动机控制系统仿真平台控制对象在线更改方法的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
实施例1。本发明提出的一种航空发动机控制系统仿真平台控制对象在线更改方法的流程示意图如图1所示，用户首先从客户端前台的可视化交互界面的部件图标窗口中拖拽所要使用的部件图标到用户工作窗口中，在用户工作窗口中搭建航空发动机的结构框架，再通过右击各部件图标调用部件对话框进行参数设置，点击创建模型，后台的参数文件生成函数获取用户在前台用户工作窗口中搭建模型的各部件的ID编号以及在各部件对话框中设置的部件参数，分别生成部件ID编号文本文件以及部件参数文本文件并上传到服务端，服务端接收客户端上传的部件ID编号文本文件和部件参数文本文件后，由模型生成函数根据部件ID编号文本文件中的部件ID编号调用航空发动机部件库中对应部件ID编号的部件类，并生成部件对象，整合所有部件的部件对象创建用户所设计的航空发动机模型，同时模型生成函数根据部件参数文本文件对所创建模型的各部件进行参数赋值，至此用户设计的模型在服务端创建完成，用户在线运行该模型检验是否符合要求，若符合要求，则模型搭建完成；若不符合用户要求，用户可修改设计重新生成模型，直至符合要求。
实施例2。本发明提出的基于C/S架构的一种航空发动机控制系统仿真平台控制对象在线更改方法的实现结构示意图如图2所示，该方法应用于C/S架构的航空发动机控制系统仿真平台，包括在所述服务器端建立航空发动机部件库模型生成函数以及服务器数据收发函数，所述客户端前台采用可视化交互界面，所述客户端后台设置参数文件生成函数以及客户端数据收发函数。
所述的客户端前台的可视化交互界面可以采用MFC开发(不限于MFC)，包含部件图标窗口、用户工作窗口以及模型测试窗口，通过MFC类库自带的视图类创建航空发动机各部件的图标放置在部件图标窗口中，所述部件图标和发动机各大部件一一对应，每个图标有其对应的固定部件ID编号，每个发动机部件设置对应的对话框，用户可以通过点击所述部件图标来调用发动机部件对话框进行发动机部件参数的设置，所述用户工作窗口用于用户拖拽放置各部件图标，搭建发动机模型，在所述客户端数据收发函数接收到所述服务器端的模型生成函数返回的模型生成完成的标志后，所述模型测试窗口可设置模型输入数据并通过所述客户端数据收发函数以及服务器数据收发函数将设置的模型输入数据上传给模型，同时所述模型测试窗口会实时显示服务器端所生成模型运行的输出数据，该模型运行的输出数据是通过服务器数据收发函数以及客户端数据收发函数回传到模型测试窗口的。
所述的参数文件生成函数获取用户在可视化交互界面的用户工作窗口中搭建发动机模型的各部件ID，将获取的各部件ID编号保存为部件ID编号文本文件，同时参数文件生成函数获取用户搭建模型时在各部件对话框设置的发动机部件参数，将获取的各部件参数保存为部件参数文本文件，最后将部件ID编号文本文件以及部件参数文本文件上传至服务器端的模型生成函数中。
所述航空发动机部件库中包括基于面向对象方法建立的进气道、压气机、燃烧室、涡轮以及尾喷管部件类，且每个部件类都设置对应的部件ID编号，所有的部件类集成到一起形成航空发动机部件库。
所述的服务器端的模型生成函数接收客户端上传的部件ID编号文本文件以及部件参数文本文件，并分别读取客户端上传的部件ID编号文本文件和部件参数文件的部件ID编号和部件参数，通过读取客户端上传的部件ID编号和部件参数，调用航空发动机部件库中对应的部件类，生成对应部件的对象并进行参数赋值，最后集成为完整的航空发动机模型，该模型与用户设计的模型一致，模型生成函数在模型生成完成后会返回一个模型生成完成标志并通过服务器数据收发函数和客户端数据收发函数最终传递到客户端可视化交互界面的模型测试窗口；
所述的服务器数据收发函数接收模型的输出数据并传递给客户端数据收发函数，同时接受客户端数据收发函数上传的模型输入并传递给模型，客户端数据收发函数接收可视化交互界面中模型测试窗口给定的模型输入并传递给服务器数据收发函数，同时接受服务器数据收发函数下传的模型输出并传递给可视化交互界面中模型测试窗口，用于实时显示。
本发明的具体实施方式中凡未涉及的说明属于本领域公知的技术，可参考公知技术加以实施。
本发明经反复试验验证，取得了满意的试用效果。
以上具体实施方式及实施例是对本发明提出的一种航空发动机控制系统仿真平台控制对象在线更改方法技术思想的具体支持，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在本技术方案基础上所做的任何等同变化或等效的改动，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (6)

1.一种航空发动机控制系统仿真平台控制对象在线更改方法，其特征在于：该方法应用于C/S架构的航空发动机控制系统仿真平台，具体是针对涡轮风扇结构的航空发动机，在服务器端建立航空发动机部件库、模型生成函数以及服务器数据收发函数，客户端前台采用可视化交互界面，客户端后台设置参数文件生成函数以及客户端数据收发函数，用户通过所述客户端前台的可视化交互界面搭建发动机模型并设置发动机各部件的参数，在所述发动机模型搭建完成后确定创建发动机模型；所述客户端后台的参数文件生成函数会生成用户所选发动机各部件的部件ID编号文本文件和部件参数文本文件并发送到服务器端；所述服务器端的模型生成函数根据部件ID编号文本文件和部件参数文本文件创建用户所设计的发动机模型，所述发动机模型在生成完成后可通过服务器数据收发函数以及客户端数据收发函数来实现与客户端可视化交互界面的通信。
2.根据权利要求1所述的一种航空发动机控制系统仿真平台控制对象在线更改方法，其特征在于：所述可视化交互界面包含部件图标窗口、用户工作窗口以及模型测试窗口，所述部件图标窗口内的部件图标和发动机各大部件一一对应，每个图标有其对应的固定部件ID编号，此外用户可以通过部件图标设置部件的参数，所述用户工作窗口用于用户拖拽放置各部件图标和搭建发动机模型，在所述客户端数据收发函数接收到所述服务器端的模型生成函数返回的模型生成完成的标志后，所述模型测试窗口可设置模型输入数据并通过所述客户端数据收发函数以及服务器数据收发函数将设置的模型输入数据上传给模型，同时所述模型测试窗口会实时显示服务器端所生成模型运行的输出数据，该模型运行的输出数据是通过服务器数据收发函数以及客户端数据收发函数回传到模型测试窗口的。
3.根据权利要求1所述的一种航空发动机控制系统仿真平台控制对象在线更改方法，其特征在于：所述参数文件生成函数可获取用户在可视化交互界面的用户工作窗口中搭建航空发动机模型的各部件ID，并将获取的各部件ID编号保存为部件ID编号文本文件，同时参数文件生成函数获取用户搭建模型时在各部件对话框设置的各部件参数，将获取的各部件参数保存为部件参数文本文件，最后将部件ID编号文本文件以及部件参数文本文件上传至所述服务器端的模型生成函数中。
4.根据权利要求1所述的一种航空发动机控制系统仿真平台控制对象在线更改方法，其特征在于：所述航空发动机部件库中包括基于面向对象方法建立的进气道、压气机、燃烧室、涡轮以及尾喷管部件类，且每个部件类都设置对应的部件ID编号，所有的部件类集成到一起形成航空发动机部件库。
5.根据权利要求1所述的一种航空发动机控制系统仿真平台控制对象在线更改方法，其特征在于：所述模型生成函数接收客户端上传的部件ID编号文本文件以及部件参数文本文件，并分别读取客户端上传的部件ID编号文本文件和部件参数文件的部件ID编号和部件参数，根据读取的部件ID编号模型生成函数从航空发动机部件库中选取对应的部件类创建各部件类的对象，并根据读取的部件参数给每个部件对象进行参数赋值，最后将各部件对象集成为航空发动机模型，该模型即与用户在客户端设计的模型一致，模型生成函数在模型生成完成后会返回一个模型生成完成标志并通过服务器数据收发函数和客户端数据收发函数最终传递到客户端可视化交互界面的模型测试窗口。
6.根据权利要求1所述的一种航空发动机控制系统仿真平台控制对象在线更改方法，其特征在于：所述服务器数据收发函数位于服务器端，用于接收模型的输出数据并传递给客户端数据收发函数，同时接受客户端数据收发函数上传的模型输入并传递给模型，客户端数据收发函数位于客户端，用于接收可视化交互界面中模型测试窗口给定的模型输入并传递给服务器数据收发函数，同时接受服务器数据收发函数下传的模型输出并传递给可视化交互界面中模型测试窗口，用于实时显示。
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