[發明專利]一種航空發動機雙冗余控制系統

在審

• 申請號: 202110630067.3
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113202629A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 張付軍;王兵兵;武浩;胡博睿;章振宇;趙振峰
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F02B77/08
• 分類號: F02B77/08;F02D41/06;F02D41/14;F02D41/30;F02D45/00
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 茍銘

本發明適用于發動機控制領域，提供了航空發動機的雙冗余控制系統的硬件與軟件設計，包括：冗余的電源模塊，用于整個控制系統的供電；冗余的采集調理接口單元，用于發動機各類傳感器參數信號的濾波、調理、放大；冗余的控制單元，對所述冗余的參數采集單元采集參數進行運算、分析，判斷發動機所處工況，輸出控制信號；冗余的執行單元，根據控制單元輸出信號，執行點火、噴油、噴氣等相應動作。采用本技術方案，每一部分的冗余保證航空發動機在發生故障的情況下仍能運行。其中控制單元中的分層架構與冗余控制策略，保證在滿足一般控制系統對控制目標和指標的前提下，在航空發動機出現故障時能夠正常或者略有降低控制指標的情況下安全工作。

技術領域

本發明涉及航空發動機控制技術領域，尤其涉及一種航空發動機雙冗余控制系統。

背景技術

航空發動機的工作條件為高溫、高壓、高速和強烈的振動，所以對其控制系統有較高的可靠性要求，并且航空發動機正常運行與否直接關系駕駛員人身安全。除了對各個元器件和各部分機構有較高的可靠性要求之外，還需要給比較重要的部分設計一套冗余系統，使得在某些部件有損壞的條件下，也能保證航空發動機的運行。

目前容錯或冗余設計已經越來越被重視，在航空發動機領域，已有冗余CAN總線、冗余數字控制器等針對某些系統的冗余設計，除此之外，還有針對航空發動機主動容錯仿真研究。但是控制系統應包括電源模塊、參數采集、控制單元和執行模塊等幾部分，曲軸轉速傳感器、噴油器等傳感器和執行器工作在惡劣的條件下，這些重要傳感器的信號更容易發生失真，電源模塊也是直接關系到整個控制系統的正常運行。除此之外，針對整個控制系統的軟件架構與雙冗余控制策略也是本領域急需探索的問題。

如何解決上述技術問題，是目前本領域技術人員需解決的問題。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出了一種針對航空發動機的雙冗余控制系統。

一種航空發動機雙冗余控制系統，包括：

冗余的采集調理接口單元，其用于采集發動機各類傳感器信號，以及將所述參數信號進行濾波、調理、放大；

冗余的控制單元，其與所述冗余的采集調理接口單元連接，以對所述冗余的參數采集單元采集參數進行運算、分析，判斷發動機所處工況，輸出控制信號；

冗余的執行單元，其與所述冗余的控制單元連接，以根據控制單元輸出信號，執行點火、噴油、噴氣等相應動作；

冗余的電源模塊，其分別與所述冗余的采集調理接口單元、冗余的控制單元和冗余的執行單元連接，以用于整個控制系統的供電。

進一步的，所述冗余的電源模塊包括主電源轉換電路、A信號電源轉換電路、B信號電源轉換電路、A轉速傳感器電源電路和B轉速傳感器電源電路；

所述主電源轉換電路，使用電壓轉換芯片，將車載電源電壓轉化為整個控制系統可用供電電壓，包括控制系統5V供電電壓和驅動芯片12V供電電壓，該電路為主要供電電路；

所述A信號電源轉換電路和B電源轉換電路，使用電壓轉換芯片，將12V電源電壓轉化為5V電壓，單獨為A組和B組信號傳感器供電，保證重要的傳感器能夠有冗余的供電電路；

所述A轉速傳感器電源電路和B轉速傳感器電源電路，將5V電壓轉化為兩路±5V電壓，單獨為A組和B組中的曲軸轉速傳感器供電電路，保證曲軸轉速傳感器供電電源的冗余。

進一步的，所述冗余的采集調理接口單元包括A組傳感器調理電路、B組傳感器調理電路和AB合用信號電路；

包括A組傳感器調理電路、B組傳感器調理電路，AB合用信號電路：