[實用新型]航空發(fā)動機通用仿真器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320839333.4
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN203759532U
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付強;龍振軍;姜博雅;王洪斌;鄒朝蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州航空發(fā)動機研究所
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于航空發(fā)動機控制系統(tǒng)的仿真測試系統(tǒng)，尤其涉及一種用于航空發(fā)動機數(shù)字式電子控制器硬件在回路的仿真測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)

當前，航空發(fā)動機控制系統(tǒng)已是一個多變量、時變、非線性、多功能的復(fù)雜數(shù)字式控制系統(tǒng)，其性能的優(yōu)劣直接影響航空發(fā)動機及飛機的性能，同時它也是一項高難度的技術(shù)，其間要完成系統(tǒng)研制、地面臺架試車、高空臺試車和裝機試飛驗證等工作。隨著控制功能需求的增加和控制變量的不斷增多，控制系統(tǒng)越來越復(fù)雜，其中，數(shù)字電子控制器的輸入輸出信號類型由幾種變?yōu)閹资N；信號數(shù)量由十幾個變?yōu)樯习賯€，甚至幾百個；精度控制要求也越來越高。錯綜復(fù)雜的信號參數(shù)給發(fā)動機及控制系統(tǒng)的研制和試驗以及后期維護帶來了很大的困難，人工采集和處理這些參數(shù)數(shù)據(jù)已帶來了大幅度成本增加和時間的延長。為了減少控制系統(tǒng)研制成本，縮短研制周期，降低研制風險，確保發(fā)動機試驗過程中的安全，在發(fā)動機進入實際試車前必須通過大量的發(fā)動機仿真試驗和故障模擬，充分掌握控制系統(tǒng)的特性后，才能保證在發(fā)動機試車中有指導(dǎo)工程實踐作用，防止意外發(fā)生。所以在設(shè)計和研制控制系統(tǒng)的同時必須考慮一個非常重要的“副”產(chǎn)品一發(fā)動機仿真器(反控制器)，用以替代真實的發(fā)動機，進行大量的控制系統(tǒng)功能驗證實驗。在《航空發(fā)動機數(shù)字電子控制系統(tǒng)通用規(guī)范》新修訂版中對于數(shù)控系統(tǒng)硬件回路故障及發(fā)動機故障(單個及組合故障)的仿真覆蓋量要求，視發(fā)動機及控制系統(tǒng)功能的復(fù)雜程度可以達到幾何級數(shù)，單靠人工已無法完成龐大的測試工作量，所以在仿真設(shè)備的研制上必須采取相應(yīng)措施。

目前國內(nèi)進行電子控制器相關(guān)測試采取的技術(shù)手段有以幾種方式：

一種是研制專用模擬電子式控制器檢測臺，采用傳統(tǒng)以人工操作模擬電子儀器設(shè)備的試驗技術(shù)手段，可以對控制器單個功能進行開環(huán)測試，但由于自動化程度低，設(shè)備功能單一，操作過程復(fù)雜，試驗效率低下，對于復(fù)雜的發(fā)動機仿真對象，需要進行控制系統(tǒng)組合功能的閉環(huán)測試場合，如硬件在回路測試，就無能為力。

另一種是采購國外專業(yè)仿真測試系統(tǒng)產(chǎn)品，如美國ADI公司的基于ADvantage FrameWork的HIL(硬件在回路)仿真測試系統(tǒng)，采用的是基于PCI總線架構(gòu)系統(tǒng)，系統(tǒng)產(chǎn)品組成復(fù)雜，板卡大都采用傳統(tǒng)金手指模式，其缺點主要是結(jié)構(gòu)可靠性不夠高，散熱性能不好，不能滿足移動和抗振要求，針對的是實驗室條件的仿真測試，對于需要外場臨時性的測試場合則不適合，同時由于技術(shù)保護原因，其采用專用的實時操作系統(tǒng)，系統(tǒng)缺乏通用性，兼容配套硬件廠家極少，導(dǎo)致高昂的系統(tǒng)投入成本，以及更高的后期運行維護成本，使其性價比不高。關(guān)鍵的核心技術(shù)，如發(fā)動機數(shù)學(xué)模型對用戶不透明，仿真對象一旦變化，又必須投入大量資金重新簽訂協(xié)議開發(fā)。

還有一種是放入到飛機整機系統(tǒng)綜合仿真試驗中去考核，如200910147119.0《一種飛機發(fā)動機動態(tài)仿真試驗臺》專利所述試驗臺，該試驗臺針對的是發(fā)動機綜合控制系統(tǒng)在整個飛行包線內(nèi)的實際工作過程的仿真模擬，主要是驗證飛行控制與動力系統(tǒng)控制功能的協(xié)調(diào)性，而并不是針對控制系統(tǒng)研制過程中的發(fā)動機特性仿真。其不足之處在于：該試驗臺設(shè)備組成龐大，只能滿足實驗室環(huán)境條件下的測試；該試驗臺雖然也包括有發(fā)動機仿真模擬設(shè)備，但由于針對性不強，在系統(tǒng)設(shè)計上，模型仿真計算機沒有采用硬件實時系統(tǒng)，完全靠軟件定時，無法滿足控制系統(tǒng)對于控制律驗證上精確定時的要求， 有可能會造成工程型號上的反復(fù)；發(fā)動機傳感器特性模擬上仍然采用非標器件搭配模擬或數(shù)字電路接口，其平臺通用性不強，由于不同控制器電氣接口匹配性問題，可能會引起試驗結(jié)果的不確定；在故障仿真上，該試驗臺不具備仿真硬件回路故障，如信號開路、短路、噪聲干擾等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為解決上述不足之處，設(shè)計一種航空發(fā)動機控制系統(tǒng)測試用的發(fā)動機通用仿真器，通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

航空發(fā)動機通用仿真器(以下簡稱發(fā)動機仿真器)包括機柜、顯示控制臺、上位工控機、信號適配單元、直流穩(wěn)壓電源、組合儀器機箱、儀器擴展機箱、仿真測控計算機、專用測試電纜。其中適配單元機箱背板上集成有與被測發(fā)動機控制器連接用的通用電連接器，和與儀器擴展機箱、組合儀器機箱連接用的標準電連接器；

被測發(fā)動機控制器通過專用測試電纜與信號適配單元的通用電連接器連接，其模擬信號輸入、模擬信號輸出經(jīng)信號適配單元電路處理后通過標準電連接器與儀器擴展機箱、組合儀器機箱連接；組合儀器機箱與仿真測控計算機通過PXI總線方式連接；直流穩(wěn)壓電源通過信號適配單元給被測發(fā)動機控制器和信號適配單元內(nèi)適配單元電路提供工作電源；