面向对象的航空发动机电子控制器建模与仿真

为了模拟航空发动机电子控制器的结构和功能,根据1种典型的民用涡扇发动机数字电子控制器的硬件结构和工作原理,采用基于面向对象的建模方法,为航空发动机数控系统仿真平台FADEC Works搭建了数字电子控制器部件仿真类库,利用数字电子控制器部件仿真类库建立了双通道数字电子控制器模型,在FADEC Works仿真平台上与发动机模型进行了集成,构成了航空发动机闭环数控系统,并对搭建的双通道数字电子控制器模型进行了仿真和验证。结果表明:利用数字电子控制器部件仿真类库搭建的数字电子控制器模型能够模拟数字电子控制器的运行过程。该模型可应用于控制运行逻辑、故障诊断逻辑、通道切换逻辑的开发、集成、测试和验证。     

压气机静子叶片转角主备控制器转换装置改进

为了确保某型航空发动机高压压气机可调静子叶片转角控制系统主备控制器转换的可靠性,对系统原有的控制器转换装置进行了改进,加入了新的转换机构.仿真计算结果表明,若数字电子控制器故障后,未按照预定要求输出0脉冲占空比,而输出了固定的非0脉冲占空比信号或随机的不可预测的脉冲占空比信号,原系统的正常工作将受到较严重的影响;而采用...     

多目标遗传算法在H_∞鲁棒控制器设计中的应用

引入了基于频域理论的H∞回路成形鲁棒设计方法对某型航空发动机进行控制器设计,对设计过程中的关键技术进行了研究。在控制器设计过程中,引入多目标遗传算法对能使系统奇异值形状满足设计要求的权函数参数进行全局寻优,有效提高了控制器的设计效率和设计的准确性。同时对传统的控制回路结构进行了改形,改善了控制器性能。最后在设计的航空发动机数控系统快速原型化实时仿真平台上进行了硬件在回路仿真,证实了所设计的改型后的H∞回路成形控制器在航空发动机控制上所具有的良好的性能。     

航空发动机低压涡轮出口温度标定方法

在航空发动机试车过程中,针对数字电子控制器采集低压涡轮出口燃气温度(T6)高于试车台数采系统采集值的现象,进行了多轮测温试验,并结合T6测温原理、热电偶及补偿导线电气特性等,提出了从数字电子控制器电路板终端进行温度标定的方法,以确保在发动机实际试车过程中控制器测量的T6值更接近真实温度.试验结果表明:在航空发动机试车中采用在数字电子控制器T6采集电路板的补偿导线终端进行标定的方法后,由数字电子控制器与试车台数采系统采集的T6值相差1℃以内,证明该标定方法准确可行.     

关系矩阵法在发动机执行机构故障检测中的应用

作为航空发动机控制系统的重要组成部分,执行机构的故障检测与隔离目前尚缺少有效方法.本文提出了一种新颖的解决问题途径,利用相互关系矩阵,通过发动机输出与控制器指令计算执行机构输出的偏差,可以达到检测、隔离多个执行机构故障的目的.数字仿真表明,这一方法在航空发动机执行机构故障检测中,具有较高的准确性.     

并行鲁棒观测器对发动机减小转速信号的故障分离

通过对减小转速故障信号产生机理的研究 ,提出了一种基于多重模型假设下的并行鲁棒观测器残差输出的故障分离方法 ,建立了实际系统的正常工作状态和 4种故障工作模式 ,将该方法应用于某型航空涡扇发动机导致减小转速信号产生的传感器的故障检测与分离。数字仿真和误差分析结果显示 ,文中提出的方法可靠性高 ,故障定位准确 ,对发动机减小转速信号的故障分离行之有效。     

弹用涡喷发动机数控实时仿真系统设计及试验

以弹用小型涡喷发动机为研究对象，在充分考虑了发动机数字控制系统设计过程中的实时仿真、数控台架试车、数控系统成型装备飞机与导弹等实际情况的基础上，采用PC／104为数控系统控制器，以计算机模型替代真实发动机，设计了发动机数控含实物实时仿真系统。具体介绍了系统硬件设计；自适应预测控制器设计及其试验研究等。仿真结果表明：系统能实时地反映在控制系统作用下发动机的运行情况，为发动机全权限数字电子控制（FADEC）系统研究提供了良好的试验手段。     

航空发动机燃油系统执行机构及其传感器故障诊断

提出了基于执行机构模型和航空发动机逆模型的执行机构及其传感器单一故障诊断和定位方法.基于执行机构小闭环结构建立了3阶执行机构传递函数模型.基于两个并联的BP(back propagation)神经网络,建立了航空发动机稳态逆模块和动态补偿模块,形成航空发动机逆模型,以实现基于航空发动机输出的燃油流量估计.以执行机构模型输出和传感器输出之间的偏差为依据进行故障判别,以航空发动机逆模型输出和传感器输出偏差为依据对故障进行定位.以某型航空发动机及其燃油系统执行机构模型为对象进行的仿真,结果表明,该诊断系统可在航空发动机稳态、动态情况下准确地诊断出幅值在1.6%以上的执行机构及其传感器故障并进行定位,验证了所提出故障诊断方法的有效性.      

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.     

飞机设备抽引发动机滑油压差信号导致数控系统测量异常研究

采用故障树排故方式,逐项查找引起数控系统滑油压差信号异常突跳的原因。经过对飞机设备采集滑油压差信号(Pm)的电路原理分析,以及飞机参数转换设备抽引数控系统滑油压差信号的专项试验,控制器与飞机设备地面联调试验验证,找到数控系统Pm信号异常突跳的原因,是由于发动机数控系统与飞机参数转换设备连接后,在飞机设备出现异常不供电的情况下,会导致飞机设备与发动机数字电子控制器阻抗不匹配,此时发动机数字电子控制器测量的Pm信号会出现异常虚高。通过改进飞机设备Pm测量处理电路,使其满足控制器阻抗要求,保证数控系统测量Pm信号正常。     

航空发动机数控系统综合仿真平台设计

综合现有软硬件资源,采用模块化方法设计了航空发动机数字电子控制系统综合仿真平台,其框架主要包括发动机模型系统、传感器信号模拟与处理、控制器快速原型等子系统.发动机模型系统采用集成仿真环境调用液压执行装置和发动机数学模型库方式设计;快速原型系统采用Matlab/Simulink环境下将控制程序封装成S-Function的方法设计;软件设计重点描述了混合编程与定时器编程技术.以某双轴涡扇发动机为应用对象,进行控制系统数字仿真、半物理模拟试验和台架试车,在相同控制参数下,仿真试验与台架试车结果相似,表明所设计综合仿真平台具有工程应用价值.      

通信接收机中数字自动增益放大器模块的设计

设计了一种通用结构的数字自动增益放大器(AGC)模型,用Matlab工具搭建该自动增益放大器算法模型并仿真,随后用硬件描述语言(HDL)描述了AGC模块的硬件模型,并用Modelsim工具对其进行仿真与验证。通过对Matlab算法模型和HDL硬件模型的仿真结果分析,可以看出该通用结构的AGC能在短时间内调节输出信号的动态范围,为后续的电路提供稳定的数据输入。     

航空发动机动态链接库模型建模技术研究

针对目前航空发动机组态建模软件不能输出用户所搭建模型的局限性,设计了与组态建模软件相匹配的通用发动机动态链接库模型框架,并将用户在组态建模软件上录入的模型信息输出为1个配置文件,加载该动态链接库模型和配置文件进行发动机仿真,仿真结果与采用组态建模软件所得到的结果一致。通过该方法实现了输出组态建模软件中模型的功能,输出的模型可用于发动机数控系统的设计等工作中。     

模型实时驱动的航空发动机沉浸式虚拟运行系统

为实现多学科信息的融合与沉浸式表达,针对当前虚拟现实技术在航空发动机领域的应用存在多学科信息综合表达不 足、仿真实时性低等问题,开发了一种跨学科异构模型集成仿真的航空发动机沉浸式虚拟运行系统。在信息融合与实时交互方 面,研究航空发动机气动热力性能实时仿真、实时控制、参数化结构建模与仿真、数据实时共享与多学科联合仿真集成等技术,实 现了模型实时驱动的航空发动机虚拟运行功能;在数据可视化及3维渲染方面,研究结构数据轻量化处理技术、实时渲染优化技 术,对温度、压力等流场数据进行实时映射,实现了逼真、流畅的沉浸式实时渲染效果。基于上述研究工作,在中国首次开发了1 套由模型实时驱动、跨学科数据集成的航空发动机沉浸式虚拟运行系统,结果表明：该系统实现了发动机结构、系统和性能模型数 据的关联与交互。相关技术和成果可用于协同设计、沉浸式评审、虚拟培训等场景,为未来实现数字孪生、虚实融合的数字发动机 研发提供关键技术支撑和参考。     

航空发动机转速数控系统的动态模拟研究

本文介绍航空发动机转速数控系统的动态实时模拟研究,包括微机内控制算法的设计,高频干扰信号对系统稳定工作的影响,超转和溢出故障的处理等内容。通过模拟试验,得出了一些有益的结论。     

航空发动机试车数据采集与处理系统

本文介绍一个以微型计算机为中心的试车数据采集与处理系统。该系统具有稳态和动态采集与处理的双重功能。系统使用高速采集硬件,用PL/M语言编写采集和处理程序,采集速度达5000次/秒以上。稳态压力采集使用自行研制的计算机控制扫描阀,并运用了实时校准技术。温度信号的线性化处理使用变权自动分段多项式拟合法求出的热电偶回归方程。系统硬件采取了一系列抗干扰措施,程序中安排了软件滤波。为保证试车安全,采取了计算机报警。     

航空发动机数控系统液压机械装置仿真研究

以某型航空发动机数控系统液压机械装置的设计为例,分别采用了经典的仿真算法和专业仿真分析软件AMESi m对液压机械装置各部件进行了建模和仿真计算,并对2种算法所得结果进行比较,表明AMESi m仿真软件在液压机械装置仿真计算方面具有巨大优势。     

航空发动机数控系统执行机构回路故障诊断和容错控制方法

提出了航空发动机数控系统执行机构控制回路基于数学模型的故障诊断方法,以及针对执行机构位置传感器故障的控制算法容错控制方法。工程应用结果表明能显著提高故障诊断准确性和快速性,有效地实现容错控制,且实施方便、实时性好,对提高航空发动机数控系统工作可靠性具有重要作用。     

微型涡喷发动机数字控制实时半物理模拟试验系统

本文以某微型涡喷发动机为工作对象 ,采用 80 98单片机作数字控制器 ,计算机当作模型发动机 ,具体介绍了数控半物理模拟试验系统概述、发动机数学模型建立、系统硬件总体设计、自适应模型跟随控制器及其软件设计 ;在此基础上建立了发动机数控实时半物理模拟试验系统并进行试验 ,结果证明 :所设计的系统能实时地反映控制系统作用下的真实试车过程。