CN114326442A - 一种通用发动机控制规律试验验证平台架构 - Google Patents

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薛慧聪
王洪斌
李玉杰
杨汶霖
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Abstract

本发明公开了一种通用发动机控制规律试验验证平台架构，包括：仿真控制系统、动力控制系统、数据采集系统。所述仿真控制系统、动力控制系统、数据采集系统由试验控制上位机进行单独的时钟同步总线控制，数据共享采用标准以太网络通讯；三部分系统之间的仿真数据共享，采用实时高速数据传输总线进行数据映射式共享，以降低系统数据传输延时。上述的发动机控制规律验证平台，实现不同型号发动机的控制规律、控制算法的验证，实现控制系统不同试验构型的验证；同时对发动机控制系统出现的问题进行验证，缩短发动机研制周期，降低研制风险。

Description

一种通用发动机控制规律试验验证平台架构
技术领域
本发明涉及一种通用发动机控制规律试验验证平台架构，属于试验验证平台架构技术领域。
背景技术
作为飞机的心脏的航空发动机是各国研究和投入的重点。其中航空发动机控制系统，特别是全权限电子控制系统从开始研制到定型，需要进行大量试验，来验证控制系统系统的准确性、可靠性和稳定性。
目前的通用发动机控制规律试验验证平台架构，不能实现不同型号发动机的控制规律、控制算法的验证，不能实现控制系统不同试验构型的验证；同时，目前通用发动机控制规律试验验证平台架构，也不能对发动机控制系统出现的问题进行验证，导致发动机研制周期长，研制风险大。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种通用发动机控制规律试验验证平台架构。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种通用发动机控制规律试验验证平台架构，包括：
仿真控制系统、动力控制系统、数据采集系统。
所述仿真控制系统、动力控制系统、数据采集系统由试验控制上位机进行单独的时钟同步总线控制，数据共享采用标准以太网络通讯；三部分系统之间的仿真数据共享，采用实时高速数据传输总线进行数据映射式共享，以降低系统数据传输延时。
所述仿真控制系统，仿真控制系统配置有实时仿真测试环境，主要承担发动机模型、控制模型、执行机构模型的联合数字仿真和电子控制器硬件在回路测试验证工作。
所述仿真控制系统与实时目标机信息交换，实时目标机根据试验要求配置用于运行各种发动机模型、控制模型、执行机构模型、飞控模型等。
所述实时目标机与信号激励模块信息交换，信号激励模块用于转换模型驱动的发动机、执行机构负载、通讯等物理信号，经过调理、各故障模式注入后，通过接口适配器与被测产品电性连接信息交换。
所述动力控制系统，动力控制系统与实时目标机和数据采集系统信息交换。
所述动力控制系统配置有动力控制器、电机、喷管负载仿真模块及监控模块，监控模块对燃油冷却、循环邮箱以及燃油供给进行监控；动力控制系统主要用于承担动力控制器、各燃油附件的半物理实时仿真测试工作；电机用于拖动各燃油附件中的旋转泵类产品，每一个电机配置对应一个动力控制器。
所述喷管负载仿真模块用于根据仿真控制系统模拟的不同发动机工作状态喷口的气动负荷，喷管负载仿真模块与等效作动器信息交互，喷管负载仿真模块的受力情况模拟真实发动机喷口调节实际响应特性。
所述等效作动器由于替代真实发动机作动系统；各燃油附件对应当量喷嘴，当量喷嘴用于模拟真实发动机燃烧室燃油喷嘴特性。
所述数据采集系统，数据采集系统配置有数据采集模块、信号调理、采集板卡，主要用于对各燃油附件的温度、压力、流量、等效作动器位移信号进行采集；对试验操纵台上的PLA油门信号、开关量信号采集，可根据试验需要通过通讯、数据总线等方式传递给仿真控制系统的发动机模型和动力控制器。
本发明的有益效果在于：上述的发动机控制规律验证平台，实现不同型号发动机的控制规律、控制算法的验证，实现控制系统不同试验构型的验证；同时对发动机控制系统出现的问题进行验证，缩短发动机研制周期，降低研制风险。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中：1-仿真控制系统；12-实时目标机；13-信号激励模块；14-接口适配器；15-被测产品；2-动力控制系统；21-动力控制器；22-电机；23-喷管负载仿真模块；24-监控模块；25-各燃油附件；26-等效作动器；27-当量喷嘴；3-数据采集系统；31-数据采集模块；32-试验操纵台；4-试验控制上位机。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
参见图1所示。
本发明的一种通用发动机控制规律试验验证平台架构，包括：
仿真控制系统1，仿真控制系统1配置有实时仿真测试环境，主要承担发动机模型、控制模型、执行机构模型的联合数字仿真和电子控制器硬件在回路测试验证工作；
仿真控制系统1与实时目标机12信息交换，实时目标机12根据试验要求配置用于运行各种发动机模型、控制模型、执行机构模型、飞控模型等；
实时目标机12与信号激励模块13信息交换，信号激励模块13用于转换模型驱动的发动机、执行机构负载、通讯等物理信号，经过调理、各故障模式注入后，通过接口适配器14与被测产品15电性连接信息交换。
动力控制系统2，动力控制系统2与实时目标机12和数据采集系统3信息交换；
动力控制系统2配置有动力控制器21、电机22、喷管负载仿真模块23及监控模块24，监控模块24对燃油冷却、循环邮箱以及燃油供给进行监控；动力控制系统2主要用于承担动力控制器21、各燃油附件25的半物理实时仿真测试工作；电机22用于拖动各燃油附件25中的旋转泵类产品，每一个电机22配置对应一个动力控制器21。
喷管负载仿真模块23用于根据仿真控制系统1模拟的不同发动机工作状态喷口的气动负荷，喷管负载仿真模块23与等效作动器26信息交互，喷管负载仿真模块23的受力情况模拟真实发动机喷口调节实际响应特性；
等效作动器26由于替代真实发动机作动系统；各燃油附件25对应当量喷嘴27，当量喷嘴27用于模拟真实发动机燃烧室燃油喷嘴特性。
数据采集系统3，数据采集系统3配置有数据采集模块31、信号调理、采集板卡，主要用于对各燃油附件25的温度、压力、流量、等效作动器26位移信号进行采集；对试验操纵台32上的PLA油门信号(RVDT)、开关量信号采集，可根据试验需要通过通讯、数据总线等方式传递给仿真控制系统1的发动机模型和动力控制器21。
仿真控制系统1、动力控制系统2、数据采集系统3由试验控制上位机4进行单独的时钟同步总线控制，数据共享采用标准以太网络通讯；三部分系统之间的仿真数据共享，采用实时高速数据传输总线进行数据映射式共享，以降低系统数据传输延时。
上述建立一个通用的发动机控制规律验证平台，实现不同型号发动机的控制规律、控制算法的验证，实现控制系统不同试验构型的验证；同时对发动机控制系统出现的问题进行验证，缩短发动机研制周期，降低研制风险。

Claims (10)

1.一种通用发动机控制规律试验验证平台架构，其特征在于，包括：
仿真控制系统(1)、动力控制系统(2)、数据采集系统(3)。
2.如权利要求1所述的通用发动机控制规律试验验证平台架构，其特征在于：所述仿真控制系统(1)、动力控制系统(2)、数据采集系统(3)由试验控制上位机(4)进行单独的时钟同步总线控制，数据共享采用标准以太网络通讯；三部分系统之间的仿真数据共享，采用实时高速数据传输总线进行数据映射式共享，以降低系统数据传输延时。
3.如权利要求2所述的通用发动机控制规律试验验证平台架构，其特征在于：所述仿真控制系统(1)，仿真控制系统(1)配置有实时仿真测试环境，主要承担发动机模型、控制模型、执行机构模型的联合数字仿真和电子控制器硬件在回路测试验证工作。
4.如权利要求3所述的通用发动机控制规律试验验证平台架构，其特征在于：所述仿真控制系统(1)与实时目标机(12)信息交换，实时目标机(12)根据试验要求配置用于运行各种发动机模型、控制模型、执行机构模型、飞控模型等。
5.如权利要求4所述的通用发动机控制规律试验验证平台架构，其特征在于：所述实时目标机(12)与信号激励模块(13)信息交换，信号激励模块(13)用于转换模型驱动的发动机、执行机构负载、通讯等物理信号，经过调理、各故障模式注入后，通过接口适配器(14)与被测产品(15)电性连接信息交换。
6.如权利要求5所述的通用发动机控制规律试验验证平台架构，其特征在于：所述动力控制系统(2)，动力控制系统(2)与实时目标机(12)和数据采集系统(3)信息交换。
7.如权利要求6所述的通用发动机控制规律试验验证平台架构，其特征在于：所述动力控制系统(2)配置有动力控制器(21)、电机(22)、喷管负载仿真模块(23)及监控模块(24)，监控模块(24)对燃油冷却、循环邮箱以及燃油供给进行监控；动力控制系统(2)主要用于承担动力控制器(21)、各燃油附件(25)的半物理实时仿真测试工作；电机(22)用于拖动各燃油附件(25)中的旋转泵类产品，每一个电机(22)配置对应一个动力控制器(21)。
8.如权利要求7所述的通用发动机控制规律试验验证平台架构，其特征在于：所述喷管负载仿真模块(23)用于根据仿真控制系统(1)模拟的不同发动机工作状态喷口的气动负荷，喷管负载仿真模块(23)与等效作动器(26)信息交互，喷管负载仿真模块(23)的受力情况模拟真实发动机喷口调节实际响应特性。
9.如权利要求8所述的通用发动机控制规律试验验证平台架构，其特征在于：所述等效作动器(26)由于替代真实发动机作动系统；各燃油附件(25)对应当量喷嘴(27)，当量喷嘴(27)用于模拟真实发动机燃烧室燃油喷嘴特性。
10.如权利要求9所述的通用发动机控制规律试验验证平台架构，其特征在于：所述数据采集系统(3)，数据采集系统(3)配置有数据采集模块(31)、信号调理、采集板卡，主要用于对各燃油附件(25)的温度、压力、流量、等效作动器(26)位移信号进行采集；对试验操纵台(32)上的PLA油门信号、开关量信号采集，可根据试验需要通过通讯、数据总线等方式传递给仿真控制系统(1)的发动机模型和动力控制器(21)。
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