航空发动机分布式控制系统技术分析及系统方案

分析了航空发动机分布式控制系统的系统结构、通讯总线、智能元件、高温电子元器件及分布式电源总线等领域的研究现状,并进行技术成熟度评估.结果表明:航空发动机分布式控制系统研究处于基础研究阶段,各项技术成熟度(TRL)主要处于TRL1~TRL2.针对某涡扇发动机提出基于TTCAN(时间触发控制器局域网协议)总线的过渡分布式和部分分布式两种控制系统方案,分析了各方案中系统结构、控制功能和信号交互特点,以期为航空发动机分布式控制系统进一步研究提供参考.     

基于DSP的航空发动机分布式控制

在航空发动机分布式控制系统的研究过程中,为保证系统的可靠性,对通讯总线的实时性和确定性提出了更高的要求。在现有航空发动机分布式控制系统CAN总线的研究成果基础上,提出将时间触发TTCAN总线应用于发动机分布式控制通讯总线的设想。针对航空发动机分布式控制系统平台讨论了TTCAN总线可行的通讯方案,给出TTCAN网络节点详细软件和硬件设计,并建立了通信试验平台。试验结果表明:TTCAN总线对于航空发动机分布式控制系统而言具有良好应用前景。     

基于DSP和CAN的航空发动机分布式控制系统设计

航空发动机控制系统发展趋势是分布式控制系统,本文提出了基于DSP和CAN总线的航空发动机分布式控制系统设计.设计中,用工控机模拟航空发动机电子控制器(EEC);智能传感器和执行机构的控制核心采用DSP芯片;通讯总线选用CAN总线.论文阐述了航空发动机电子控制器与各智能传感器和执行机构的软硬件设计、CAN总线通讯的实现方法.在实验室条件下实现了整个发动机控制系统的物理仿真,仿真系统初步满足了分布式系统控制要求,为航空发动机分布式控制系统的研究奠定了基础.     

航空发动机分布式控制系统综述

分布式控制是航空发动机控制发展的重要方向之一。分析了分布式控制在航空发动机控制中的应用 ,对航空发动机分布式控制系统的结构、总线技术及智能装置等关键问题做了系统阐述。     

基于DSP的航空发动机转速传感器设计

提出了一种基于TMS320 LF2407A DSP的航空发动机智能转速传感器。设计了转速信号处理电路、显示电路、数字信号处理(DSP)与控制器局域网(CAN)总线接口电路和电源电路。提出采用动态分频技术的转速测量方法，并分析了其在2407A DSP上的实现，提高了转速测量的精度。实验结果表明该智能转速传感器功能强大、实时性好、精度可达0．01％，可应用于航空发动机分布式控制系统中。     

航空发动机分布式控制通讯网络拓扑结构优化

针对航空发动机分布式控制系统通讯网络拓扑结构的构架问题,建立航空涡扇发动机机匣模型,选取具有代表性的10个传感器作为控制节点开展研究。同时考虑发动机表面存在通讯总线不可通过区域,以及控制节点的工作可靠性因其重要程度存在差异的约束条件,利用遗传算法对航空发动机分布式控制系统通讯网络的拓扑结构进行优化设计。结果表明:优化过程简单,并且优化得到的通讯网络拓扑结构在满足约束条件的基础上线束总长度最短。     

航空发动机控制系统的发展趋势

本文介绍了航空发动机控制系统的发展概况，详细讨论了全权限数字式控制系统的特点及主要功能，指出了航空发动机控制系统的研究方向，并综述了高新技术在航空发动机控制系统的应用情况。     

航空发动机多电分布式控制系统故障诊断与容错关键技术综述

针对未来航空发动机需求，结合多电分布式控制特点和优势，基于先进算法，开展了多电分布式控制系统故障诊断与容错关键技术研究。首先从航空发动机分布式控制系统、多电发动机、故障诊断与容错控制方法和硬件在环仿真平台搭建4个方面对国内外航空发动机多电分布式控制系统故障诊断与容错技术进行梳理，总结了多电分布式控制系统故障诊断与容错的关键问题；之后提出了多电分布式控制系统的故障诊断与容错架构设计、基于模型的故障诊断与容错方法、双主动冗余电机控制系统故障诊断与容错方案、基于深度学习的电力作动器故障诊断与容错方案和硬件在环仿真平台搭建的关键技术；最后对航空发动机多电分布式控制系统故障诊断与容错未来的发展趋势进行展望。     

新一代航空电子总线系统结构研究

航空电子总线系统结构是航空电子系统的神经中枢,直接决定着航空电子综合化程度的高低和性能的优劣。本文通过对航空电子数据总线结构现状和发展要求的分析,提出了新一代航空电子总线系统的设计原则和体系结构,并论述了其核心技术综合模块化航空电子系统的通用模块和综合核心处理机的组成。     

分布式控制系统稳定性分析及控制器设计

针对存在总线通信时延和掉包的航空发动机分布式控制系统,分别进行了时延和掉包情况下的系统建模和稳定性分析;利用增广离散化方法将时延系统转化为增广无时延模型,利用迭代方法将数据掉包建模为一定掉包界内的切换系统;分别提出时延和掉包条件下系统的稳定性条件,并通过求解线性矩阵不等式确定系统输出反馈控制增益;最后比较了基于保持输入和重构增益的2种掉包补偿措施。研究结果表明:采用基于时延的反馈控制增益设计和重构增益掉包补偿措施,可以保证分布式发动机控制系统的稳定性并获得最佳性能。     

插板式畸变发生器出口动态压力信号的功率谱分析

对两种不同型号发动机进气畸变试验所获得的数据进行了功率谱分析，通过功率谱图可得知发动机进口插板位置、转速等因素对进气畸变动态压力信号频率的影响，为以后的发动机稳定性试验及深入研究提出了依据。     

21世纪航空发动机动力传输系统的展望

21世纪航空发动机动力传输系统仍以机械传动为主 ,在主轴轴承、润滑、齿轮传动及主轴密封方面 ,将继续对付与迎接先进发动机更高使用要求的挑战。电磁轴承与电气化附件传动研究方兴未艾 ,在航空发动机上应用已为期不远了。简介航空发动机动力传输航空科技重点实验室的研究目标和主要的研究内容     

面向21世纪航空动力控制展望

本文展望了跨入 2 1世纪之际航空动力装置控制系统的发展方向 ,在技术上将向数字、综合、分布、光纤、多变量、容错及智能控制等方向发展 ,其达到的效益是提高性能 (推力或功率 )、提高可靠性、减轻重量、降低耗油率。本文还对我国航空动力控制的研究工作提出几点建议     

航空发动机自适应逆控制研究

将自适应逆控制方法应用于航空发动机控制系统中,用横向滤波器实现了发动机的建模和逆建模,设计了发动机转速自适应逆控制系统。针对系统存在的稳态误差,提出了带积分环节的发动机自适应逆控制结构,提高了系统的稳态精度。飞行包线内的数字仿真结果表明,自适应逆控制方案精度高、跟踪快、鲁棒性较强。     

Ultra-reliable real-time control systems-future trends

Today's aircraft use ultra-reliable real-time controls for demanding functions such as Fly-By-Wire (FBW) flight control. Future aircraft, spacecraft and other vehicles will require greater use of these types of controls for functions that currently are allowed to fail, fail to degraded operation, or require human intervention in response to failure. Fully automated and autonomous functions will require ultra-reliable control. But ultra-reliable systems are very expensive to design and require large amounts of on-board equipment. This paper will discuss how the use of low-cost sensors with digital outputs, digitally commanded fault-tolerant actuation devices and interconnecting networks of low-cost data buses offer the promise of more affordable ultra-reliable systems. Specific technologies and concepts to be discussed include low-cost automotive and industrial data buses, “smart” actuation devices with integral fault masking capabilities, management of redundant sensors, and the fault detection and diagnosis of the data network. The advantages of integrating the control and distribution of electrical power with the control system will be illustrated. The design, installation, and upgrade flexibility benefits provided by an all-digital and shared network approach will be presented. The economic benefits of systems that can operate following failure and without immediate repair will be reviewed. The inherent ability of these redundant systems to provide effective built-in test and self-diagnostics capabilities will be described. The challenges associated with developing ultra-reliable software for these systems and the difficulties associated with exhaustive verification testing will be presented as will additional development hurdles that must be overcome     

航空动力发展的历史性机遇

从航空发动机的诞生到最先进的航空动力研制计划的实施,较详尽地分析了世界航空动力的发展态势;从军用和民用2方面论述了航空发动机在国民经济中的重要地位;总结了中国航空发动机研制水平与世界先进水平存在较大差距的原因,展望了中国动力发展的历史性机遇。     

航空发动机的发展前景

通过美国的综合高性能涡轮发动机技术 (IHPTET)计划和经济可承受多用途先进涡轮发动机(VAATE)计划 ,展望了燃气涡轮发动机技术的发展前景。介绍了非传统的新型发动机的研究情况 ,并指出了2 0 30年前可能出现的新型发动机     

航空发动机反馈神经网络自适应控制方法

根据反馈神经网络控制方法在发动机控制系统中的应用研究,建立了基于反馈网络的发动机控制系统。采用反馈神经网络辨识发动机模型参数,用动态自适应算法对神经网络权值进行了调整,并在飞行包线内各工作点对整个控制系统进行了仿真。结果表明,使用神经网络建立的发动机控制系统具有良好的控制品质和较强的自适应能力。