永磁同步电机驱动系统的反步与无源协调控制

针对永磁同步电机(PMSM)驱动系统中,只利用信号控制器或能量控制器难以兼顾良好的动态特性与较低的能量损耗,提出了基于信号与能量的协调控制策略。首先,利用反步法设计信号控制器,以加快系统的动态响应。然后,从能量的角度出发,利用无源控制中的Euler-Lagrange(EL)模型设计能量控制器,以降低系统稳态运行时的能量损耗。进一步设计协调函数,将信号控制器与能量控制器进行协调,从而构成协调控制器。另外,当负载转矩未知时,设计了负载转矩观测器用来估计负载转矩。在MATLAB/Simulink平台上对所设计的协调控制系统进行了仿真,仿真结果表明,所提出的协调控制策略能够充分结合信号控制器和能量控制器的优点,获得良好的动态和稳态性能,减小PMSM损耗。     

小型涡扇发动机分布式控制系统总线触发机制研究

为分析比较2种总线触发机制(时间触发和事件触发)对航空发动机实时控制的影响,以某小型涡扇发动机为对象,采用智能节点型分布式结构,构建了其分布式控制系统数字仿真平台;利用True Time/Matlab工具箱展开网络实时仿真研究,系统各节点通过CAN总线进行数据通信。以此仿真平台为基础,对2种触发机制下发动机的转速响应以及对应的时延统计结果表明:在事件触发机制下发动机转速超调量比时间触发机制下的大2.32%;在不同网络负载下,在事件触发机制下的时延大小和尖峰数均大于在时间触发机制下的。最终认为时间触发机制更适合于航空发动机分布式控制系统。     

时间触发以太网同步及调度机制的研究

说明并分析时间触发以太网（1TrE,Time—Triggered—Ethernet）的时间同步机制,对于采用时间触发机制调度的周期性任务,提出生成周期调度时刻表的方法,利用方法可以根据离线生成的调度时刻表进行调度,也可以动态地将通信任务加入或撤出调度时刻表,调度时刻袁的设计避免时间触发的数据包争用物理链路。构造相应的网络通信场景,通过生成调度时刻表的算例与仿真结果进行了验证。     

基于TTP/C总线的开放式电子控制器的设计 及HIL仿真试验研究

开放式电子控制器具有模块化程度高、可靠性好、维护方便、全寿命周期成本低等特点,是未来航空发动机电子控制器的发展方向之一。基于自主开发的TTP/C总线构建了1个拥有3个智能节点的开放式电子控制器,实现了主机控制器与TTP/C总线控制器的接口设计,以及转速信号和油针位置信号的采集及其闭环控制和转速闭环控制功能,利用FADEC系统接口模拟器开展了HIL仿真试验研究。研究表明:基于TTP/C总线构建的开放式电子控制器的各智能节点能协调可靠地实现发动机的控制功能,同时具有实时性好、安全性高、开发维护方便等特点。     

基于改进内模控制的永磁同步电机电流环设计

永磁同步电机(PMSM)作为一种高阶非线性系统,由于参数摄动和外部干扰的原因,传统内模控制器不能保证其精确的控制要求。在传统内模控制的基础上,设计了一种基于指数收敛的误差干扰观测器。在解耦和反电动势补偿情况下,建立内模控制器,然后由内模控制器的输出和反馈电流,构造误差干扰观测器的状态方程,输出误差补偿信号,补偿电机运行过程中参数变动和干扰因素,实现PMSM的高精度控制。建立MATLAB/Simulink仿真模型,仿真中人为增加不确定量和扰动。仿真结果表明,在存在不确定信号和负载扰动时,采用改进的内模控制可以实现电流补偿,降低电流纹波,减小电流稳态误差,同时提高转速响应速度,降低扰动误差。     

多电飞机混合储能系统的设计与仿真

多电飞机直流配电系统是电功率传输的核心,由于涡轮电机的单向性,系统并不完全可逆。为了维持直流汇流条的稳定、提高能源效率,需建立相应的存储和消耗系统。研究了一种带有超级电容器的多电飞机储能系统,分析了该系统中超级电容器的作用及其控制策略,根据超级电容器本身的特性利用Matlab/Simulink软件建立相应仿真模型,并针对于飞机电网突加和突卸负载时电压不同状态设计了相应控制策略,通过仿真实验验证了带有超级电容器的混合储能系统的有效性。     

基于数据集中器的超燃冲压发动机分布式控制系统通信方案设计

为满足超燃冲压发动机的控制需求,开展超燃冲压发动机分布式控制系统通信方案设计研究。通过研究超燃冲压发动机的部件特性和控制需求,给出了超燃冲压发动机控制系统所需要测量的参数。设计基于数据集中器的部分分布式控制系统并对控制系统结构、总线选择、通信方案设计等关键技术进行阐述。在部分分布式控制系统中,全权限数字电子控制器(FADEC)实现控制及冗余切换管理功能并与飞机系统进行数据交互,FADEC原有的信号处理功能及故障检测功能被分散到数据集中器一级。在MATLAB环境下利用True Time仿真工具箱搭建分布式控制仿真系统对通信方案进行验证。仿真结果表明该通信方案在250kbit/s传输速率下的带宽利用率为41.14%,各节点消息传输没有冲突且传输时延不超过16.1ms。     

基于TTP/C总线的开放式DEEC设计及PIL仿真验证

基于自主设计的TTP/C(时间触发协议)总线控制器,提出了开放式DEEC(发动机数字式电子控制器)的冗余架构,将其划分为输入、核心计算及输出3种智能节点,并制定了各个智能节点的任务调度规划图.设计了基于DSP(digital signal processor)+FPGA(field-programmable gate array)的智能节点硬件平台,在此基础上完成各智能节点的软件设计.最后构建了开放式DEEC的PIL(process in the loop)仿真测试平台,以发动机模型为控制对象,展开了状态调节试验和总线故障注入试验.试验结果证明该开放式DEEC是可行的,并具有良好的重构特性.      

基于改进型趋近律与负载观测器的永磁同步电机滑模速度控制器设计

为了提高三相永磁同步电机(PMSM)调速系统的动态品质,改善传统滑模速度控制器的控制性能,抑制系统抖振,提高控制精度,设计了基于新型趋近律与负载观测器的改进型滑模速度控制器。利用MATLAB/Simulink仿真软件,搭建控制系统模型并进行仿真分析。仿真验证了所设计的改进型PMSM速度控制器的有效性。该控制器可获得较好的速度跟踪精度和抗负载扰动能力,提高系统的稳定性和鲁棒性。     

基于发布订阅架构的在线时间触发调度方法

混合关键性消息的调度优化是其应用于航空电子系统的关键，而日益增加的动态应用更加依赖于时间触发调度的在线求解。现有时间触发网络调度多基于离线调度设计，面对大规模组网应用其调度表生成耗时较长且生成后难以在线调整。为了更快地求解调度表，并适应在线调整需求，结合数据分发系统中的发布/订阅机制，构建了基于发布/订阅架构的时间触发网络模型；在其基础上提出了基于统一时间分片的时间触发调度在线求解算法，将连续时间离散为时间分片，并基于统一长度约束优化调度求解空间，极大地减少了调度表生成时间；进一步，根据时间分片长度度量链路负载情况，在消息调度过程中实现链路负载均衡的目的，在保障时间触发消息传输延迟需求的条件下降低速率约束消息的端到端延迟。实验结果表明：对于包含300条消息的网络，所提算法的求解速度是可满足性模理论求解的数千倍，同时速率约束消息的最坏端到端延迟比可满足性模理论求解降低了17.4%。对于包含2 000条时间触发消息的网络，所提方法生成调度表的时间为100 ms数量级。     

飞机用开关磁阻起动/发电系统负载影响研究

组合起动/发电(IS/G)系统是多/全电飞机(M/A EA)的关键子系统,而开关磁阻电机(SRM)被认为是实现飞机IS/G系统的首选机型。研究了负载对开关磁阻起动/发电(SR S/G)系统电能质量及稳定性的影响。针对多电飞机电气系统的特点,所涉及的负载被划分为三类:传统负载、特殊负载和恒功率负载,给出了突加、突卸负载时SRM的输出电压和相电流曲线。同时,对恒功率负载下系统的稳定性进行了理论分析和仿真验证。     

一种机载配电系统1553B总线设计

以1553B通信数据总线为研究对象,基于数字式控制器（DCU）平台,对一种机载配电系统1553B通信数据总线进行了设计研究。在具体硬件、软件的设计过程中,结合现代数字式控制器DCU的平台,以DSP的F240为核心,以DDC公司的BU-61580协议芯片为基础,实现了机载配电系统1553B的机上通信要求,并通过地面电网联试试验验证了该设计的有效性。     

新支线飞机供电系统航电接口仿真器设计

为了满足新支线飞机ARJ21供电系统地面独立试验的需要,设计了用于模拟航空电子系统、发动机系统等与电气系统之间相关接口功能的仿真器,为电气系统提供其它飞机系统的仿真信号并指示供电系统的运行状态.为验证供电系统的各项性能提供支持.实际运行结果表明在新支线飞机ARJ21供电系统的12种状态下仿真器对导光板和供电系统的控制逻辑正确,对电源系统简图页和EICAS信息指示合理,通过ARINC429总线与各发电机控制器的通信正常,各项功能与飞机系统设计一致,完全能够满足飞机供电系统综合试验的要求.     

变速恒频航空电源发电状态闭环系统模型

变速恒频（Variable Speed Constant Frequency,简称VSCF）电源是一种新型航空电源,它的主电路主要由变频交流发电机和变频器构成。本文按变频器的实际工作,归纳出系统四种基本电路结构,共十二种工作模式,分别建立了它们的状态方程,为数字计算机进行仿真计算提供了数学模型。所提供的模型对于系统的定量分析研究与优化设计是有意义的。     

270-VDC/hybrid 115-VAC electric power generating system technologydemonstrator

The approach, system architecture, instrumentation, and performance of a technology demonstrator system for the application of 270-VDC/hybrid 115-VAC electrical power generation and distribution to future military aircraft are examined. The design has focused on assembling a highly flexible test system. The loads are typical of those in a hybrid electrical system. The system consists of a single 3-phase, 115-VAC electrical generator whose output is rectified, filtered, and supplied through DC contactors to both a 270-VDC load bus and to the input of an inverter, which supplies a 400-Hz, 115-VAC load bus. A variable-frequency, 115-VAC bus is also available directly from the generator. A prototype variable-speed constant-frequency 120-kVA generator is used. The test facility is designed to provide loads to all power types capable of being produced by the system. The system has provided particularly good insight into various aspects of 270-VDC/115-VAC hybrid systems and their components     

机载供电系统双余度控制器的容错控制

介绍双发（Twin-engines）系统的战斗机的机载供电系统控制器的设计和实现。机载供电系统控制器是管理飞机的供电系统的航空电子设备,是飞机供电系统的核心设备,肩负飞机安全的使命。为了提高控制器的可靠性和灵活性,放弃传统的模拟方法,使用先进的数字化技术实现对飞机供电、配电系统的管理。在设计中为了提高可靠性,使用主动复制的容错技术,设计了双余度控制器,在发生单通道错误的情况下,整个系统能够正确工作。对机载供电系统控制器容错技术进行了研究,包括双余度系统的管理策略、同步控制机制、余度管理和故障综合、信号比较监控和通道切换逻辑。     

现代飞机交流电源系统的不中断供电技术

现代飞机上安装了大量的微处理机、计算机。由于电源之间正常转换而出现的电源短暂中断现象会对微处理机、计算机的工作产生干扰。研制不中断供电的电源系统已是刻不容缓的任务。本文讨论了电源正常转换时电源中断现象及原因。以现代大型飞机上的电源系统不中断供电技术为例,阐述消除电源中断的技术方案以及汇流条保护控制组件(BPCU),发电机控制组件(GCU)内有关不中断电源转换的逻辑。     

某型民机电源系统发电机控制器一体化测试系统研制

随着多电飞机、全电飞机高速发展,对民机电源系统各控制部件,尤其对发电机控制器（GCU）提出更高的质量要求和测试系统建设需要。为降低测试系统技术输入难度和后续能力扩展费用,提升我国民机系统核心部件的部件级测试水平,首先比对了国内外民机主制造商在部件级测试领域的能力现状,然后详细分析了某型民机电源系统发电机控制器的结构功能、技术指标,最后从该发电机控制器的测试需求出发,提出一种通用化、标准化、模块化的一体化测试系统,通过建立电源系统核心部件功能、性能验证及排故、维修能力,力求覆盖入厂接收检验严格管控、总装地面功能试验高效排故、外场运营维护快速响应多应用场景测试要求,最终实现我国民机测试保障体系的建设目标。     

基于DSP的固态功率控制器的设计

以提高某型飞机配电系统可靠性及灵活性为目的,设计了一种以DSP为控制内核,以μC/OS-Ⅱ实时嵌入式操作系统为软件平台的固态功率控制器。硬件选择上,系统主控制单元采用TI公司的DSP芯片TMS320F2808;功率开关芯片选用具有自保护功能的BTS724G,以期提高系统可靠性和降低功耗;采用ACS756电流传感器替代传统采样电阻。软件实现上,给出了详细的软件设计思路和系统程序设计。系统调试表明,设计的基于DSP的固态功率控制器很好地满足了负载通断要求,开关准确度和灵敏度比较高。     

Design of Boeing 777 electric system

The electric power system for the Boeing 777 is comprised of two independent electrical systems, the main and the backup. The main electric system includes two engine-driven integrated drive generators, a generator driven by the auxiliary power unit, three generator control units, and a bus power control unit. The backup electric system includes two engine-drive generators and one integrated converter/control unit to provide the redundancy of electrical sources equivalent to a three-engine airplane. Automation of the system is achieved by the use of state-of-the-art, microprocessor-based control units that perform system control, protection, and built-in-test functions. Each control unit has redundant two-way communication through an ARINC 629 communication bus that requires significantly fewer discrete wires than similar systems, allowing considerable reduction of the interface circuits and reduction in weight