一種航空發(fā)動機控制器快速原型架構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空發(fā)動機控制領(lǐng)域，尤其涉及一種航空發(fā)動機控制器快速原型架構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著對航空發(fā)動機性能要求的不斷提升，航空發(fā)動機控制系統(tǒng)日趨復雜。近年來，快速控制原型技術(shù)逐漸成為解決航空發(fā)動機控制系統(tǒng)設(shè)計的有效途徑?？焖倏刂圃褪侵冈谙到y(tǒng)開發(fā)的初期，快速建立控制器模型，并對整個系統(tǒng)進行各種離線和在線測試來驗證軟硬件方案的可行性。對于復雜的航空發(fā)動機控制系統(tǒng)，通過快速控制原型技術(shù)可以在設(shè)計初期發(fā)現(xiàn)存在的問題，以便修改原型或者參數(shù)，再進行實時測試，這樣迭代進行，最終產(chǎn)生一個完全滿足控制需求且合理可靠的控制原型。利用快速控制原型開發(fā)航空發(fā)動機控制系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)的完全基于物理平臺的設(shè)計方法周期長、成本高及風險高的缺點，極大的提高了開發(fā)效率，大大縮短了開發(fā)周期。
[0003]雖然快速控制原型具備諸多優(yōu)點，但目前國內(nèi)采用的航空發(fā)動機控制器快速原型平臺普遍內(nèi)部機制不開發(fā)，對于航空發(fā)動機內(nèi)部復雜的信號難以實現(xiàn)自由靈活配置。另一方面，由于部分信號的模擬精度或適配性不理想，難以和真正的發(fā)動機傳感器和執(zhí)行機構(gòu)接口，從而無法代替真實的控制器進行臺架試驗，這顯然違背了快速控制原型的初衷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對【背景技術(shù)】中所涉及的缺陷，提供一種航空發(fā)動機控制器快速原型架構(gòu)，用于航空發(fā)動機控制系統(tǒng)設(shè)計階段的快速驗證，提高控制系統(tǒng)的開發(fā)效率，降低研制成本。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
一種航空發(fā)動機控制器快速原型架構(gòu)，包含虛擬儀器設(shè)備和信號調(diào)理驅(qū)動單元；所述虛擬儀器設(shè)備用于加載上位機中的控制模型，經(jīng)信號調(diào)理驅(qū)動單元配置后實現(xiàn)輸出信號的高精度模擬；
所述信號調(diào)理驅(qū)動單元包含伺服閥電流驅(qū)動模塊、LVDT位移信號調(diào)理模塊、熱阻溫度信號調(diào)理模塊、熱偶溫度信號調(diào)理模塊、壓阻壓力信號調(diào)理模塊和轉(zhuǎn)速信號調(diào)理模塊，用于對輸入的發(fā)動機傳感器信號進行調(diào)理；
所述伺服閥電流驅(qū)動模塊用于根據(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)備輸出的電壓信號轉(zhuǎn)化為電流信號后輸出；
所述LVDT位移信號調(diào)理模塊用于給外部LVDT位移傳感器提供正弦激勵信號，同時將接收到的LVDT位移傳感器的信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電壓信號后傳遞給虛擬儀器設(shè)備；所述熱阻溫度信號調(diào)理模塊用于將接收到的熱阻溫度信號轉(zhuǎn)換為電壓信號并進行放大后輸出；
所述熱偶溫度信號調(diào)理模塊用于將接收到的熱偶溫度信號放大成伏級電壓后傳遞給虛擬儀器設(shè)備；
所述壓阻壓力信號調(diào)理模塊用于將接收到的壓阻壓力信號放大成伏級電壓后傳遞給虛擬儀器設(shè)備；
所述轉(zhuǎn)速信號調(diào)理模塊用于將接收到的轉(zhuǎn)速信號放大成伏級的方波信號后傳遞給虛擬儀器設(shè)備。
[0006]作為本發(fā)明一種航空發(fā)動機快速控制原型架構(gòu)進一步的優(yōu)化方案，所述信號調(diào)理驅(qū)動單元還包含DA擴展模塊，所述DA擴展模塊采用開放式總線SPI接口與虛擬儀器設(shè)備相連。
[0007]作為本發(fā)明一種航空發(fā)動機快速控制原型架構(gòu)進一步的優(yōu)化方案，所述信號調(diào)理驅(qū)動單元還包含AD擴展模塊，所述AD擴展模塊采用開放式總線SPI接口與虛擬儀器設(shè)備相連。
[0008]作為本發(fā)明一種航空發(fā)動機快速控制原型架構(gòu)進一步的優(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。
[0009]作為本發(fā)明一種航空發(fā)動機快速控制原型架構(gòu)進一步的優(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。
[0010]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
本發(fā)明提出虛擬儀器加可配置的模塊化信號調(diào)理單元架構(gòu)，可以根據(jù)實驗要求靈活配置來和真正的發(fā)動機傳感器和執(zhí)行機構(gòu)接口，從而代替真實控制器進行臺架試驗控制或者用于發(fā)動機控制系統(tǒng)的快速控制原型仿真試驗研宄，且包含開放式總線的SPI接口控制的DA擴展模塊和AD擴展模塊，彌補了虛擬儀器固有資源的不足，從而支持與多種型號的虛擬儀器設(shè)備對接。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)架構(gòu)圖；
圖2是信號調(diào)理驅(qū)動單元的模塊示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細說明:
本發(fā)明公開了一種航空發(fā)動機控制器快速原型架構(gòu)，包含虛擬儀器設(shè)備和信號調(diào)理驅(qū)動單元；
所述虛擬儀器設(shè)備用于加載上位機中的控制模型，以配置信號調(diào)理驅(qū)動單元實現(xiàn)輸出信號的高精度模擬；
所述信號調(diào)理驅(qū)動單元包含伺服閥電流驅(qū)動模塊、LVDT位移信號調(diào)理模塊、熱阻溫度信號調(diào)理模塊、熱偶溫度信號調(diào)理模塊、壓阻壓力信號調(diào)理模塊和轉(zhuǎn)速信號調(diào)理模塊，用于對輸入的發(fā)動機傳感器信號進行調(diào)理；
所述伺服閥電流驅(qū)動模塊用于根據(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)備輸出的電壓信號轉(zhuǎn)化為電流信號后輸出；
所述LVDT位移信號調(diào)理模塊用于給外部LVDT位移傳感器提供正弦激勵信號，同時將接收到的LVDT位移傳感器的信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電壓信號后傳遞給虛擬儀器設(shè)備； 所述熱阻溫度信號調(diào)理模塊用于將接收到的熱阻溫度信號轉(zhuǎn)換為電壓信號并進行放大后輸出；
所述熱偶溫度信號調(diào)理模塊用于將接收到的熱偶溫度信號放大成伏級電壓后傳遞給虛擬儀器設(shè)備；
所述壓阻壓力信號調(diào)理模塊用于將接收到的壓阻壓力信號放大成伏級電壓后傳遞給虛擬儀器設(shè)備；
所述轉(zhuǎn)速信號調(diào)理模塊用于將接收到的轉(zhuǎn)速信號放大成伏級的方波信號后傳遞給虛擬儀器設(shè)備。
[0013]所述信號調(diào)理驅(qū)動單元還包含DA擴展模塊和AD擴展模塊，均采用開放式總線SPI接口與虛擬儀器設(shè)備相連。
[0014]開放式、模塊化的航空發(fā)動機控制器快速原型架構(gòu)如圖1所示，將虛擬儀器設(shè)備與可配置的信號調(diào)理驅(qū)動單元進行物理連接，在上位機中利用圖形化語言LabVIEW設(shè)計航空發(fā)動機控制邏輯與算法模型，通過自動代碼生成技術(shù)將控制模型編譯下載到虛擬儀器設(shè)備的實時硬件平臺中，根據(jù)控制具體需求配置信號調(diào)理驅(qū)動模塊，則此時虛擬儀器設(shè)備與信號調(diào)理單元一起構(gòu)成了快速控制原型機，其可以和真正的發(fā)動機傳感器和執(zhí)行機構(gòu)接口，從而代替真實控制器進行臺架試驗控制，或者用于發(fā)動機控制系統(tǒng)的快速控制原型仿真試驗研宄。
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