RU2755027C1 - Method for development and testing of automatic control system and mobile stand for testing electronic control system - Google Patents
Method for development and testing of automatic control system and mobile stand for testing electronic control system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2755027C1 RU2755027C1 RU2020140673A RU2020140673A RU2755027C1 RU 2755027 C1 RU2755027 C1 RU 2755027C1 RU 2020140673 A RU2020140673 A RU 2020140673A RU 2020140673 A RU2020140673 A RU 2020140673A RU 2755027 C1 RU2755027 C1 RU 2755027C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- testing
- automatic control
- technical object
- control system
- software
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
- G01M15/04—Testing internal-combustion engines
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для проектирования, тестирования и диагностики блоков автоматического регулирования и контроля для систем автоматического управления сложными техническими объектами, например, газотурбинными двигателями.The invention relates to instrumentation and can be used for design, testing and diagnostics of automatic regulation and control units for automatic control systems of complex technical objects, for example, gas turbine engines.
Известен способ (RU №2265236) диагностики сложных радиоэлектронных устройств, заключающийся в том, что для каждой совокупности входных тестовых сигналов формируют предварительно соответствующие им сигналы отклика для промежуточных точек контролируемого устройства. Полученные сигналы отклика на выходах изделия сравнивают с параметрами эталонных сигналов отклика и определяют степень их соответствия, при выявлении несовпадений определяют неисправную ветвь функциональной схемы и повторяют диагностику состояния путем перебора всех сформированных комбинаций входных сигналов, после чего переходят к диагностике мест неисправности. Указанный способ предназначен для тестирования устройств с целью выявления неисправностей и не может быть использован для диагностики проектируемых устройств.There is a known method (RU # 2265236) for diagnosing complex electronic devices, which consists in the fact that for each set of input test signals, pre-corresponding response signals are generated for intermediate points of the controlled device. The received response signals at the outputs of the product are compared with the parameters of the reference response signals and determine the degree of their correspondence; when discrepancies are detected, the faulty branch of the functional circuit is determined and the condition diagnostics is repeated by enumerating all the generated combinations of input signals, after which they proceed to diagnosing the fault locations. The specified method is intended for testing devices in order to identify malfunctions and cannot be used to diagnose the designed devices.
Известны (RU №2300795) устройство и способ контроля управляющей программы вычислителя, заключающийся в том, что вектор управляющих воздействий, сформированный модифицированной программой, подают на информационную модель объекта управления, которая в качестве своих первоначальных состояний предъявляет модифицированной управляющей программе векторы состояний, взятые из базы тестовых примеров, отличающийся тем, что при этом продолжают управление объектом немодифицированной программой, защиту объекта управления от воздействия возможных программных ошибок обеспечивают благодаря использованию информационной модели объекта управления, реализованной в виде искусственной нейронной сети, обеспечивают автоматическую генерацию тестовых примеров на основе обучающей выборки для нейронной сети для тестирования модифицированной управляющей программы, задают процесс тестирования, при котором определяют значения параметров, адекватно описывающих состояние объекта управления, и по результату вычисления комплексного показателя эффективности принимают решение о постановке модифицированной управляющей программы на выполнение для управления объектом. Указанные устройство и способ не предназначены для тестирования устройств автоматического управления сложными техническими объектами в режиме реального времени.Known (RU # 2300795) is a device and method for controlling the control program of a calculator, which consists in the fact that the vector of control actions generated by the modified program is fed to the information model of the control object, which, as its initial states, presents to the modified control program the state vectors taken from the base test cases, characterized in that they continue to control the object with an unmodified program, protect the control object from the impact of possible program errors through the use of the information model of the control object, implemented in the form of an artificial neural network, provide automatic generation of test cases based on the training sample for the neural network to test the modified control program, a testing process is set, in which the values of the parameters are determined that adequately describe the state of the control object, and according to the result of calculating k of the integrated performance indicator, a decision is made on setting the modified control program for execution to control the object. The specified device and method are not intended for testing automatic control devices for complex technical objects in real time.
Известен стенд (RU 2308749) для испытаний электронных агрегатов системы автоматического управления и контроля газотурбинного двигателя (ГТД), содержащий электронный регулятор, блок управления и индикации, блок дискретных команд, блок диагностики, блок нормализации аналоговых сигналов, блок моделей датчиков, мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь, блок моделей (имитаторы) исполнительных механизмов, блок имитации бортсети. Недостатком стенда является ограниченное количество измерительных каналов и наличие возможности только статического моделирования режимов работы двигателя.Known stand (RU 2308749) for testing electronic units of the automatic control and monitoring system of a gas turbine engine (GTE), containing an electronic regulator, a control and display unit, a discrete command unit, a diagnostics unit, an analog signal normalization unit, a sensor model unit, a multiplexer, an analog a digital converter, a block of models (simulators) of executive mechanisms, a block of imitation of an onboard network. The disadvantage of the stand is the limited number of measuring channels and the possibility of only static simulation of the engine operating modes.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является стенд для испытаний электронных агрегатов системы автоматического управления и контроля газотурбинного двигателя (RU 187791), содержащий электронный регулятор, имитаторы исполнительных механизмов, отличающийся тем, что дополнительно включает программно-аппаратный имитатор двигательной установки, содержащий математическую модель двигателя, имитаторы датчиков, блок имитации разрывов, с обеспечением работы в режиме реального времени, при этом для каждого типа выходных сигналов имитаторов датчиков и входных управляющих сигналов имитаторов исполнительных механизмов применены индивидуальные цифровые модули, с возможностью обратной связи между электронным регулятором и программно-аппаратным имитатором двигательной установки.The closest to the proposed technical solution is a stand for testing electronic units of the automatic control and monitoring system of a gas turbine engine (RU 187791), containing an electronic regulator, simulators of executive mechanisms, characterized in that it additionally includes a software and hardware simulator of a propulsion system containing a mathematical model of the engine, sensor simulators, rupture simulation unit, providing real-time operation, while for each type of output signals of sensor simulators and input control signals of simulators of actuators, individual digital modules are used, with the possibility of feedback between the electronic controller and the software and hardware simulator of the propulsion system ...
Недостатком прототипа является отсутствие аппаратно-программных средств, обеспечивающих оперативное создание разнообразных тестов для проверки систем автоматического управления (САУ), разработанных для разных ГТД, как при проектировании, так и при эксплуатации САУ. Кроме того, габариты прототипа не позволяют использовать его для диагностики дефектов САУ в процессе их эксплуатации, непосредственно на летательном аппарате.The disadvantage of the prototype is the lack of hardware and software that provides the prompt creation of various tests for testing automatic control systems (ACS) developed for different gas turbine engines, both in the design and operation of the ACS. In addition, the dimensions of the prototype do not allow it to be used for diagnostics of ACS defects during their operation, directly on the aircraft.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа и устройства, обеспечивающих тестирование блоков автоматического регулирования и контроля (БАРК) технического объекта на этапе их проектирования с целью проверки их характеристик на соответствие техническим требованиям до начала проведений испытаний на стенде с реальным объектом, при проведении всех видов испытаний САУ технического объекта, а также для поиска дефектов САУ в процессе их эксплуатации.The objective of the present invention is to develop a method and device that provides testing of automatic regulation and control units (BARK) of a technical object at the design stage in order to check their characteristics for compliance with technical requirements before testing on a stand with a real object, during all types of ACS tests. technical object, as well as to search for defects in the ACS during their operation.
Техническим результатом является повышение качества и надежности САУ за счет достижения высокой степени подобия с реальной работой технического объекта, а также повышение технологичности процессов проектирования, тестирования и эксплуатации блоков автоматического регулирования и контроля за счет сокращения сроков проектирования и испытаний САУ технического объекта, а также обеспечение поиска дефектов САУ в процессе их эксплуатации.The technical result is to improve the quality and reliability of the ACS by achieving a high degree of similarity with the real operation of the technical object, as well as to improve the manufacturability of the design, testing and operation of automatic regulation and control units by reducing the design and testing time of the ACS of the technical object, as well as ensuring the search defects of ACS during their operation.
Поставленная задача и технический результат достигается за счет того, что предлагается мобильный стенд для испытания блоков автоматического управления и контроля техническим объектом, содержащий электронный регулятор, имитаторы исполнительных механизмов с цифровыми модулями, программно-аппаратный имитатор работы сложного технического объекта с математической моделью, имитаторы датчиков, блок имитации разрывов и коротких замыканий линий связи с обеспечением работы в режиме реального времени, отличающийся тем, что стенд выполнен в конструктиве хост-компьютер с модулем подключения интерфейсной части, выполняющего функции супервизора всех процессов, включает блок с программным обеспечением, формирующим и запускающим программные тесты, информационно-диагностический комплекс (ИДК), который сохраняет и визуализирует данные о реакции САУ технического объекта на тестовые воздействия, и интерфейсную часть в виде блока гетерогенных модулей на базе DSP-микроконтроллеров, VLIW-микроконтроллеров, программируемых систем на кристалле - SoC и программируемых логических интегральных схем - ПЛИС, который формирует аналоговые и дискретные сигналы, имитирующие работу технического объекта, а также способ разработки и испытания САУ технического объекта, включающий разработку математической модели технического объекта, разработку тестовых сигналов и испытание блоков автоматического регулирования и контроля системы автоматического управления технического объекта отличающийся тем, что разработка модели и тестовых сигналов для испытания блоков автоматического регулирования и контроля осуществляется с использованием инструментов модельно-ориентированного проектирования программного обеспечения типа МАТЛАБ, причем при разработке тестовых сигналов осуществляется их разделение на программно генерируемые сигналы тестирования САУ, и сигналы интерфейсной части блока гетерогенных модулей, которые генерируют аппаратно при помощи DSP-микроконтроллеров, VLIW-микроконтроллеров, программируемых систем на кристалле - SoC и программируемых логических интегральных схем - ПЛИС, тестовые сигналы воздействуют на САУ технического объекта одновременно и параллельно, в том числе в режиме реального времени, обеспечивая высокую степень подобия с реальной работой технического объекта.The task and the technical result is achieved due to the fact that a mobile stand is proposed for testing automatic control and monitoring units of a technical object, containing an electronic regulator, simulators of executive mechanisms with digital modules, a software and hardware simulator of a complex technical object with a mathematical model, sensor simulators, a block for simulating breaks and short circuits of communication lines with real-time operation, characterized in that the stand is made in a host computer with a module for connecting the interface part, which acts as a supervisor of all processes, includes a block with software that generates and runs software tests , an information and diagnostic complex (IDK), which stores and visualizes data on the reaction of the ACS of a technical object to test influences, and an interface part in the form of a block of heterogeneous modules based on DSP microcontrollers, VLIW microcontrollers, etc. programmable systems on a chip - SoC and programmable logic integrated circuits - FPGA, which generates analog and discrete signals that simulate the operation of a technical object, as well as a method of developing and testing the ACS of a technical object, including the development of a mathematical model of a technical object, the development of test signals and testing of automatic regulation and control of the automatic control system of a technical object, characterized in that the development of a model and test signals for testing automatic regulation and control units is carried out using tools of model-oriented design of software such as MATLAB, and when developing test signals, they are divided into software-generated test signals ACS, and signals of the interface part of the block of heterogeneous modules, which are generated by hardware using DSP microcontrollers, VLIW microcontrollers, programmable systems on crystal - SoC and programmable logic integrated circuits - FPGA, test signals act on the ACS of a technical object simultaneously and in parallel, including in real time, providing a high degree of similarity with the real operation of a technical object.
Сущность предложенной группы изобретений (на примере стенда для САУ ГТД с использованием инструментов модельно-ориентированного проектирования (МОП) пакета МАТЛАБ) поясняется чертежом.The essence of the proposed group of inventions (on the example of a stand for ACS GTE using the tools of model-oriented design (MOP) of the MATLAB package) is illustrated by a drawing.
Фиг. 1 – структурная схема мобильного стенда для разработки и тестирования САУ технического объекта, гдеFIG. 1 - block diagram of a mobile stand for the development and testing of the ACS of a technical object, where
1 - хост компьютер,1 - host computer,
2 - блок с программным обеспечением, формирующим и запускающим программные тесты,2 - a block with software that generates and runs software tests,
3 - информационно-диагностический комплекс,3 - information and diagnostic complex,
4 - блок гетерогенных модулей, имитирующих работу технического объекта в реальном времени,4 - a block of heterogeneous modules that simulate the operation of a technical object in real time,
5 - модуль подключения интерфейсной части.5 - module for connecting the interface part.
Выполнение стенда мобильным, в конструктиве хост-компьютер с модулем подключения интерфейсной части позволяет использовать его как при проектировании контуров управления техническим объектом (например, ГТД - при разработке моделей ГТД) на рабочем месте инженера-проектировщика, так и при проведении всех видов испытаний от лабораторных - при проектировании конкретного БАРК и стендовых, включая испытания на стендах сторонних организаций, до испытания прямо на бортах самолетов и вертолетов - для проверки правильности работы БАРК в любых режимах любой сложности.The design of the stand is mobile, in the construct a host computer with a module for connecting the interface part allows it to be used both when designing control loops for a technical object (for example, a gas turbine engine - when developing models of a gas turbine engine) at the workplace of a design engineer, and when carrying out all types of tests from laboratory - when designing a specific BARK and bench, including tests at the stands of third-party organizations, before testing directly on board aircraft and helicopters - to check the correct operation of the BARK in any modes of any complexity.
Инструменты модельно-ориентированного проектирования программного обеспечения МАТЛАБ обеспечивают:Model-based design tools of MATLAB software provide:
- разделение всех создаваемых тестов на две группы, при котором часть тестов САУ ГТД создается и запускается на ПК оператора-тестировщика, а часть тестов за счет технологии модельно-ориентированного проектирования (МОП) пакета МАТЛАБ создается модульной вычислительной системой интерфейсной части стенда, позволяет формировать для САУ ГТД весь поток физических воздействий в реальном времени для решения проблемы одновременного и параллельного воздействия на САУ ГТД, большим количеством сложных аналоговых физических периодических сигналов, в том числе в режиме реального времени, которые необходимо иметь с очень высокими метрологическими характеристиками (высокой точностью, высокой стабильностью и большим диапазоном), тем самым достигая высокой степени подобия с реальной работой ГТД;- division of all created tests into two groups, in which part of the tests of the ACS of the gas turbine engine is created and launched on the PC of the operator-tester, and part of the tests due to the model-based design technology (MOP) of the MATLAB package is created by the modular computing system of the interface part of the stand, allows ACS GTE the entire stream of physical influences in real time to solve the problem of simultaneous and parallel impact on the ACS of GTE, a large number of complex analog physical periodic signals, including in real time, which must have very high metrological characteristics (high accuracy, high stability and a large range), thereby achieving a high degree of similarity with the actual operation of the GTE;
- безопасную предварительную «виртуальную» проверку самих новых тестов, при их разработке для снижения рисков повреждения САУ ГТД или самих ГТД, при работе в условиях ошибочных тестов.- safe preliminary "virtual" verification of the new tests themselves, during their development to reduce the risk of damage to the ACS of the gas turbine engine or the gas turbine engine itself, when working in conditions of erroneous tests.
Таким образом, использование современных инструментов и технологии МОП типа пакета МАТЛАБ позволяет, несмотря на математическую сложность моделей технических объектов (например, ГТД), быстро создавать множество разнообразных тестов для проверки разных САУ для разных технических объектов (например, разных ГТД). Модульность аппаратного и программного обеспечения, перенос основной алгоритмической и программной сложности на пакет типа МАТЛАБ с готовым набором инструментария, позволяющие быстро создавать тесты любой сложности для проверки САУ технических объектов, например разных ГТД, и предоставляющие возможность предварительной «виртуальной отладки тестов» для повышения безопасности тестирования позволяет повысить технологичность процессов проектирования и испытания БАРК и снизить себестоимость разработки САУ технических объектов (например, разных ГТД).Thus, the use of modern tools and MOS technology such as the MATLAB package allows, despite the mathematical complexity of models of technical objects (for example, gas turbine engines), to quickly create a variety of tests for testing different ACS for different technical objects (for example, different gas turbine engines). Modularity of hardware and software, transfer of the main algorithmic and software complexity to a MATLAB-type package with a ready-made set of tools, allowing you to quickly create tests of any complexity for checking the ACS of technical objects, for example, various gas turbine engines, and providing the possibility of preliminary "virtual debugging of tests" to increase the safety of testing allows to improve the manufacturability of the design and testing of the BARK and to reduce the cost of developing the ACS of technical objects (for example, different gas turbine engines).
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020140673A RU2755027C9 (en) | 2020-12-08 | 2020-12-08 | Mobile stand for testing electronic control system and method for development and testing of automatic control system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020140673A RU2755027C9 (en) | 2020-12-08 | 2020-12-08 | Mobile stand for testing electronic control system and method for development and testing of automatic control system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2755027C1 true RU2755027C1 (en) | 2021-09-10 |
RU2755027C9 RU2755027C9 (en) | 2021-10-08 |
Family
ID=77670313
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020140673A RU2755027C9 (en) | 2020-12-08 | 2020-12-08 | Mobile stand for testing electronic control system and method for development and testing of automatic control system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2755027C9 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116125950A (en) * | 2023-01-19 | 2023-05-16 | 重庆赛力斯新能源汽车设计院有限公司 | Automatic generation method, equipment and medium for hardware-in-loop simulation test tool |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4158884A (en) * | 1977-10-31 | 1979-06-19 | General Electric Company | Gas turbine engine trim test set apparatus |
RU2063622C1 (en) * | 1992-02-25 | 1996-07-10 | Уфимское агрегатное конструкторское бюро "Молния" | Stand for testing engine installation automatic control system |
RU2308749C2 (en) * | 2005-06-07 | 2007-10-20 | Открытое акционерное общество "КБ Электроприбор" | Stand for functional control and diagnostics of electronic regulators of gas-turbine motors |
US20130317774A1 (en) * | 2012-05-24 | 2013-11-28 | Mitsubishi Electronic Corporation | Adjustment test apparatus for ai module |
RU187791U1 (en) * | 2017-11-14 | 2019-03-19 | Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") | STAND FOR TESTS OF ELECTRONIC UNITS OF THE AUTOMATIC CONTROL SYSTEM AND CONTROL OF A GAS TURBINE ENGINE |
-
2020
- 2020-12-08 RU RU2020140673A patent/RU2755027C9/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4158884A (en) * | 1977-10-31 | 1979-06-19 | General Electric Company | Gas turbine engine trim test set apparatus |
RU2063622C1 (en) * | 1992-02-25 | 1996-07-10 | Уфимское агрегатное конструкторское бюро "Молния" | Stand for testing engine installation automatic control system |
RU2308749C2 (en) * | 2005-06-07 | 2007-10-20 | Открытое акционерное общество "КБ Электроприбор" | Stand for functional control and diagnostics of electronic regulators of gas-turbine motors |
US20130317774A1 (en) * | 2012-05-24 | 2013-11-28 | Mitsubishi Electronic Corporation | Adjustment test apparatus for ai module |
RU187791U1 (en) * | 2017-11-14 | 2019-03-19 | Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") | STAND FOR TESTS OF ELECTRONIC UNITS OF THE AUTOMATIC CONTROL SYSTEM AND CONTROL OF A GAS TURBINE ENGINE |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116125950A (en) * | 2023-01-19 | 2023-05-16 | 重庆赛力斯新能源汽车设计院有限公司 | Automatic generation method, equipment and medium for hardware-in-loop simulation test tool |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2755027C9 (en) | 2021-10-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4727545A (en) | Method and apparatus for isolating faults in a digital logic circuit | |
JP3942765B2 (en) | Semiconductor device simulation apparatus and program debugging apparatus for semiconductor test using the same | |
CN109324601A (en) | The test platform of robot controller or control system based on hardware in loop | |
JP2010146592A (en) | Test program debug device, semiconductor test device, test program debug method, and test method | |
RU2755027C1 (en) | Method for development and testing of automatic control system and mobile stand for testing electronic control system | |
CN113454471B (en) | Single pass diagnosis for multiple chain defects | |
CN112035996A (en) | Equipment testability integrated design and evaluation system | |
US11520966B2 (en) | Automated assisted circuit validation | |
Sanseverino et al. | Model-based diagnosis for automotive repair | |
RU2549523C1 (en) | Method for mutation testing of radio-electronic equipment and control software thereof | |
Jutman et al. | High quality system level test and diagnosis | |
Kim | Test driven mobile applications development | |
Susarev et al. | Training simulators development technique for oil and gas industry automation control systems | |
RU2789850C1 (en) | Method for studying electroic control systems of complex technical objects and a test bench for studying electroic control systems of complex technical objects | |
RU2308749C2 (en) | Stand for functional control and diagnostics of electronic regulators of gas-turbine motors | |
US10268625B2 (en) | Signal path verification device | |
RU2668004C1 (en) | Hardware-imitation complex of control systems and elements of electric power systems for debugging ship control systems for objects of arctic marine equipment | |
RU2653670C1 (en) | Method of testing the control channel of space vehicle on-board equipment. | |
RU2697629C1 (en) | Device for simulating faults in software and hardware systems | |
Zhou et al. | Research on validation and performance assessment method of airborne PHM system | |
EP4257994A1 (en) | Apparatus, method and computer software product for testing electronic device-under-test | |
Shuai | Research on circuit fault diagnosis of communication system based on BP neural network | |
Zou et al. | The Design and Realization of Automatic Test and Diagnosis System for Airborne Electronic Equipment | |
CN117518934A (en) | Control device with analog operation capability | |
Chandramouli | Fifth IEEE West Coast Test Workshop |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL 25-2021 FOR INID CODE(S) (54) |
|
TH4A | Reissue of patent specification |