[發(fā)明專利]半物理仿真快速構(gòu)型系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410282833.1
• 申請日: 2014-06-23
• 公開（公告）號: CN105223831B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張園鎖;楊永敏;呂曉武;陶金偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航發(fā)商用航空發(fā)動機(jī)有限責(zé)任公司
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司31100
• 代理人: 徐偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空發(fā)動機(jī)的控制系統(tǒng)試驗技術(shù)，尤其涉及一種用于控制系統(tǒng)試驗的半物理仿真快速構(gòu)型系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)代主流商用航空發(fā)動機(jī)均采用FADEC(Full Authority Digital Electronics Control全權(quán)限數(shù)字電子控制)系統(tǒng)，即通過電子控制器在飛機(jī)全包線內(nèi)全權(quán)限地完成發(fā)動機(jī)本體的控制功能和與飛機(jī)協(xié)同工作的任務(wù)。

發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)主要由電子控制器、發(fā)動機(jī)監(jiān)視裝置、燃油部件、作動部件、FADEC交流發(fā)電機(jī)、傳感器以及電纜等組成，同時具有高可靠性和高安全性的復(fù)雜控制系統(tǒng)。

國內(nèi)外航空發(fā)動機(jī)的控制系統(tǒng)試驗，大多采用半物理仿真系統(tǒng)對控制系統(tǒng)單個組件及組件之間的穩(wěn)健性、容錯性、符合性進(jìn)行迭代測試，直至滿足相關(guān)的所有要求。

功能完善的半物理仿真試驗系統(tǒng)能大幅降低發(fā)動機(jī)地面試車、高空試車、飛行試驗等的工作量，顯著地減少發(fā)動機(jī)整機(jī)的研發(fā)周期。

目前航空發(fā)動機(jī)的半物理仿真試驗系統(tǒng)在試驗任務(wù)調(diào)度和框架配置方面普遍存在無序缺陷。各種試驗測試科目的半物理仿真試驗物理構(gòu)架的配置孤立，相互之間缺乏轉(zhuǎn)換和關(guān)聯(lián)，在半物理仿真試驗系統(tǒng)實現(xiàn)的完整性、繼承性、系列化、容錯和可維護(hù)升級方面均存在較大提升空間。

特別地，由于設(shè)計條件、應(yīng)用背景(不同發(fā)動機(jī)類型,如渦扇、渦噴、渦槳等)及試驗要求(功能測試、性能測試、故障容錯測試等)不盡相同，本領(lǐng)域還缺乏一套統(tǒng)一的半物理仿真試驗的快速構(gòu)型系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

以下給出一個或多個方面的簡要概述以提供對這些方面的基本理解。此概述不是所有構(gòu)想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認(rèn)出所有方面的關(guān)鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡化形式給出一個或多個方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細(xì)的描述之序。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種半物理仿真快速構(gòu)型系統(tǒng)，包括：實時仿真單元，用于執(zhí)行航空發(fā)動機(jī)的實時仿真；半實物模擬單元，用于執(zhí)行航空發(fā)動機(jī)的半實物模擬；故障注入單元，用于執(zhí)行故障注入，該故障注入單元耦接至該半實物模擬單元；被測硬件對象裝置和被測硬件仿真裝置，該故障注入單元通過第一開關(guān)可切換地耦接至該被測硬件對象裝置或該被測硬件仿真裝置；信號調(diào)理單元，用于生成可供該被測對象硬件裝置和該被測對象仿真裝置采集的物理信號，該信號調(diào)理單元耦接至該故障注入單元；以及綜合監(jiān)控平臺，該綜合監(jiān)控平臺通過第二開關(guān)可切換地耦接至該半實物模擬單元或該信號調(diào)理單元或者同時耦接至這兩者，以及該綜合監(jiān)控平臺可通信地耦合至該實時仿真單元、該被測對象硬件裝置、該被測對象仿真裝置和該故障注入單元，其中該綜合監(jiān)控平臺基于半物理仿真的試驗?zāi)Ｊ娇刂圃摰谝婚_關(guān)和該第二開關(guān)的狀態(tài)。

在一實例中，該系統(tǒng)還包括：管理平臺，用于基于半物理仿真的試驗?zāi)Ｊ缴膳渲眯畔ⅲ渲校摼C合監(jiān)控平臺基于半物理仿真的試驗?zāi)Ｊ娇刂圃摰谝婚_關(guān)和該第二開關(guān)的狀態(tài)具體包括：該綜合監(jiān)控平臺基于接收自該管理平臺的該配置信息來控制該第一開關(guān)和該第二開關(guān)的狀態(tài)。

在一實例中，該系統(tǒng)還包括：調(diào)試單元，該調(diào)試單元耦接至該被測對象硬件裝置、該被測對象仿真裝置和該半實物模擬單元，用于提供調(diào)試信號以執(zhí)行調(diào)試和實時監(jiān)測。

在一實例中，在該半物理仿真的試驗?zāi)Ｊ綖橄到y(tǒng)閉環(huán)驗證模式時，該綜合監(jiān)控平臺控制該第一開關(guān)和該第二開關(guān)的狀態(tài)以使得該綜合監(jiān)控平臺同時耦接至該半實物模擬單元和該信號調(diào)理單元，以及該故障注入單元耦接至該被測對象硬件裝置。

在一實例中，該被測對象硬件裝置根據(jù)按需注入故障的熱力學(xué)狀態(tài)物理信號和執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置物理信號生成控制指令，該控制指令通過該故障注入單元按需執(zhí)行故障注入、再經(jīng)由該信號調(diào)理單元以及該綜合監(jiān)控平臺被反饋給該實時仿真單元以供其改變模型狀態(tài)。

在一實例中，在該半物理仿真的試驗?zāi)Ｊ綖榉抡嫦到y(tǒng)閉環(huán)驗證模式時，該綜合監(jiān)控平臺控制該第一開關(guān)和該第二開關(guān)的狀態(tài)以使得該綜合監(jiān)控平臺同時耦接至該半實物模擬單元和該信號調(diào)理單元，以及該故障注入單元耦接至該被測對象仿真裝置。

在一實例中，該被測對象仿真裝置根據(jù)按需注入故障的熱力學(xué)狀態(tài)物理信號和執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置物理信號生成控制指令，該控制指令通過該故障注入單元按需執(zhí)行故障注入、再經(jīng)由該信號調(diào)理單元以及該綜合監(jiān)控平臺被反饋給該實時仿真單元以供其改變模型狀態(tài)。