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一种长寿命涡扇 发动机控制系统 信号模拟平台

阅读：469发布：2020-05-19

专利汇可以提供一种长寿命涡扇发动机控制系统信号模拟平台专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种长寿命涡扇发动机控制系统信号模拟平台，其包括：信号模拟控制管理系统、信号模拟系统和上位机；信号模拟控制管理系统包括：磁力线传感器控制模块、热电偶传感器控制模块、RVDT信号控制模块、负载模拟控制模块、Alfazlsr传感器控制模块、铂电阻传感器控制模块、Q0/Q100信号控制模块、RS422通讯模块和1553B通讯模块；信号模拟系统包括：开关量模拟模块、传感器模拟量信号模拟模块、热电偶信号模拟模块、负载单元、电源模块、RS422通讯设备和1553B总线设备。本发明强化了发动机状态模拟能力，为综合控制器硬件在回路半实物仿真的实时性、各部件指标接口的匹配性提供有效评估验证平台，降低系统设计风险，缩短研制周期。，下面是一种长寿命涡扇发动机控制系统信号模拟平台专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种长寿命涡扇发动机控制系统信号模拟平台，其特征在于，包括：信号模拟控制管理系统、信号模拟系统和上位机，信号模拟控制管理系统、信号模拟系统安装在上位机上，与上位机共同作用实现对综合控制器各信号的模拟；信号模拟控制管理系统包括：磁力线传感器控制模块、热电偶传感器控制模块、RVDT信号控制模块、负载模拟控制模块、Alfazlsr传感器控制模块、铂电阻传感器控制模块、Q0/Q100信号控制模块、RS422通讯模块和1553B通讯模块；信号模拟系统包括：开关量模拟模块、传感器模拟量信号模拟模块、热电偶信号模拟模块、负载单元、电源模块、RS422通讯设备和1553B总线设备；磁力线传感器控制模块控制传感器模拟量信号模拟模块中的磁力线传感器信号模拟单元产生综合控制器可识别的频率信号输出；热电偶传感器控制模块控制热电偶信号模拟模块产生综合控制器可识别的毫伏信号输出；RVDT信号控制模块控制传感器模拟量信号模拟模块中的RVDT信号模拟单元产生综合控制器可识别的RVDT信号输出；负载模拟控制模块控制负载单元进行通断控制，作为综合控制器输出端负载；Alfazlsr传感器控制模块、铂电阻传感器控制模块、Q0/Q100信号控制模块对传感器模拟量信号模拟模块进行控制，实现综合控制器可识别的直流信号输出；RS422通讯模块控制RS422通讯设备与综合控制器进行通讯交互；1553B通讯模块控制1553B总线设备与综合控制器进行通讯交互；电源模块由故障注入设备进行通断控制，给综合控制器供电。
2.如权利要求1所述的长寿命涡扇发动机控制系统信号模拟平台，其特征在于，所述RVDT信号模拟单元具有1个激励输入端口和1个RVDT仿真输出端口。
3.如权利要求1所述的长寿命涡扇发动机控制系统信号模拟平台，其特征在于，所述负载单元包括MKT负载单元和FQ、CK、PT、KD2C1、KD2C2负载单元。
4.如权利要求3所述的长寿命涡扇发动机控制系统信号模拟平台，其特征在于，所述MKT负载单元由功率电阻与电感模拟。
5.如权利要求3所述的长寿命涡扇发动机控制系统信号模拟平台，其特征在于，所述FQ、CK、PT、KD2C1、KD2C2负载单元各自匹配相应功率电阻来模拟。
6.如权利要求1所述的长寿命涡扇发动机控制系统信号模拟平台，其特征在于，所述Alfazlsr传感器控制模块、铂电阻传感器控制模块、Q0/Q100信号控制模块分别对传感器模拟量信号模拟模块中的Alfazlsr传感器信号模拟单元、铂电阻传感器信号模拟单元、Q0/q100信号模拟单元进行控制。
7.如权利要求1所述的长寿命涡扇发动机控制系统信号模拟平台，其特征在于，所述电源模块选用TDK电源。
8.如权利要求1所述的长寿命涡扇发动机控制系统信号模拟平台，其特征在于，所述上位机包括：板卡在线状态监测模块，设备上电后，对各模块的在线状态进行检测；总线通讯模块：提供RS422和1553B总线的接口测试功能。
9.如权利要求8所述的长寿命涡扇发动机控制系统信号模拟平台，其特征在于，所述上位机还包括：数据存储模块，对激励信号、采集数据和总线通讯数据进行存储，存储为本地文件。
10.如权利要求9所述的长寿命涡扇发动机控制系统信号模拟平台，其特征在于，所述上位机设置有UI界面，提供人机交互界面，用于显示信号模拟系统中各模块在线状态信息、控制信号的输出状态和显示采集数据。

说明书全文

一种长寿命涡扇发动机控制系统 信号模拟平台

技术领域

[0001] 本发明属于模拟测试技术领域，涉及一种长寿命涡扇发动机控制系统信号模拟平台。

背景技术

[0002] 原有的弹用研发模式、配套综合控制器检测台对控制系统信号模拟、测试手段单一简陋，只能进行简单的单点单变量静态测试，不能实时模拟发动机状态变化及控制跟随情况。伴随武器装备信息化水平的快速提升，对于综合控制器的内建测试能力及测试覆盖性需求越来越高，特别是对于重复使用长寿命发动机，现有保障手段测试条件较为单一，测试覆盖性无法满足需求。

发明内容

[0003] (一)发明目的

[0004] 本发明的目的是：研制出一种可精确实现多路、实时/分时、自动/手动模式自由切换的信号模拟平台，支撑对目标系统，即综合控制器的软件、硬件测试。

[0005] (二)技术方案

[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种长寿命涡扇发动机控制系统信号模拟平台，其包括：信号模拟控制管理系统、信号模拟系统和上位机，信号模拟控制管理系统、信号模拟系统安装在上位机上，与上位机共同作用实现对综合控制器各信号的模拟；信号模拟控制管理系统包括：磁力线传感器控制模块、热电偶传感器控制模块、RVDT信号控制模块、负载模拟控制模块、Alfazlsr传感器控制模块、铂电阻传感器控制模块、Q0/Q100信号控制模块、RS422通讯模块和1553B通讯模块；信号模拟系统包括：开关量模拟模块、传感器模拟量信号模拟模块、热电偶信号模拟模块、负载单元、电源模块、RS422通讯设备和1553B总线设备；磁力线传感器控制模块控制传感器模拟量信号模拟模块中的磁力线传感器信号模拟单元产生综合控制器可识别的频率信号输出；热电偶传感器控制模块控制热电偶信号模拟模块产生综合控制器可识别的毫伏信号输出；RVDT信号控制模块控制传感器模拟量信号模拟模块中的RVDT信号模拟单元产生综合控制器可识别的RVDT信号输出；负载模拟控制模块控制负载单元进行通断控制，作为综合控制器输出端负载；Alfazlsr传感器控制模块、铂电阻传感器控制模块、Q0/Q100信号控制模块对传感器模拟量信号模拟模块进行控制，实现综合控制器可识别的直流信号输出；RS422通讯模块控制RS422通讯设备与综合控制器进行通讯交互；1553B通讯模块控制1553B总线设备与综合控制器进行通讯交互；电源模块由故障注入设备进行通断控制，给综合控制器供电。

[0007] 其中，所述RVDT信号模拟单元具有1个激励输入端口和1个RVDT仿真输出端口。

[0008] 其中，所述负载单元包括MKT负载单元和FQ、CK、PT、KD2C1、KD2C2负载单元。

[0009] 其中，所述MKT负载单元由功率电阻与电感模拟。

[0010] 其中，所述FQ、CK、PT、KD2C1、KD2C2负载单元各自匹配相应功率电阻来模拟。

[0011] 其中，所述Alfazlsr传感器控制模块、铂电阻传感器控制模块、Q0/Q100信号控制模块分别对传感器模拟量信号模拟模块中的Alfazlsr传感器信号模拟单元、铂电阻传感器信号模拟单元、Q0/q100信号模拟单元进行控制。

[0012] 其中，所述电源模块选用TDK电源。

[0013] 其中，所述上位机包括：板卡在线状态监测模块，设备上电后，对各模块的在线状态进行检测；总线通讯模块：提供RS422和1553B总线的接口测试功能。

[0014] 其中，所述上位机还包括：数据存储模块，对激励信号、采集数据和总线通讯数据进行存储，存储为本地文件。

[0015] 其中，所述上位机设置有UI界面，提供人机交互界面，用于显示信号模拟系统中各模块在线状态信息、控制信号的输出状态和显示采集数据。

[0016] (三)有益效果

[0017] 上述技术方案所提供的长寿命涡扇发动机控制系统信号模拟平台，可为无人机用发动机综合控制器控制规律设计、仿真、测试提供基础验证平台，拓展目前控制系统仿真、测试能力；该平台强化了发动机状态模拟能力，为综合控制器硬件在回路半实物仿真的实时性、各部件指标接口的匹配性提供有效评估验证平台，降低系统设计风险，缩短研制周期；基于该平台，通过对目标系统仿真、接口模拟，可进一步细化、深入综合控制器的动静态性能测试。附图说明

[0018] 图1为本发明所述平台的组成及信号关系图；

[0019] 图2为本发明所述平台的功能示意图。

具体实施方式

[0020] 为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

[0021] 参照图1和图2所示，本发明长寿命涡扇发动机控制系统信号模拟平台，通过接口信号模拟技术对发动机模型与目标综合控制器进行信号互连，实现硬件在回路半实物仿真，最大限度模拟发动机系统实时运行时各输入信号变化情况。

[0022] 信号模拟平台围绕控制系统的核心设备综合控制器展开，该平台包括信号模拟控制管理系统、信号模拟系统和上位机，信号模拟控制管理系统、信号模拟系统安装在上位机上，与上位机共同作用实现对综合控制器各信号的模拟。

[0023] 信号模拟控制管理系统包括：磁力线传感器控制模块、热电偶传感器控制模块、RVDT信号控制模块、负载模拟控制模块、Alfazlsr传感器控制模块、铂电阻传感器控制模块、Q0/Q100信号控制模块、RS422通讯模块和1553B通讯模块；信号模拟系统包括：开关量模拟模块、传感器模拟量信号模拟模块、热电偶信号模拟模块、负载模块、电源模块、RS422通讯设备和1553B总线设备；磁力线传感器控制模块控制传感器模拟量信号模拟模块中的磁力线传感器信号模拟单元产生综合控制器可识别的频率信号输出；热电偶传感器控制模块控制热电偶信号模拟模块产生综合控制器可识别的毫伏信号输出；RVDT信号控制模块控制传感器模拟量信号模拟模块中的RVDT信号模拟单元产生综合控制器可识别的RVDT信号输出；负载模拟控制模块控制负载模块进行通断控制，作为综合控制器输出端负载；Alfazlsr传感器控制模块、铂电阻传感器控制模块、Q0/Q100信号控制模块对传感器模拟量信号模拟模块进行控制，实现综合控制器可识别的直流信号输出；RS422通讯模块控制RS422通讯设备与综合控制器进行通讯交互；1553B通讯模块控制1553B总线设备与综合控制器进行通讯交互；电源模块由故障注入设备进行通断控制，给综合控制器供电。

[0024] 其中，结合某涡扇发动机控制系统各控制信号类型，具体模拟如下：

[0025] 1)频率信号模拟：通过信号模拟控制管理系统中的磁力线传感器控制模块对各类传感器模拟单元—磁力线传感器信号模拟单元(信号模拟采用定制开发板卡HiCPCI_3520/2)进行控制，实现综合控制器可识别的频率信号输出；

[0026] 2)毫伏信号模拟：通过信号模拟控制管理系统中的热电偶传感器控制模块对热电偶传感器信号模拟单元(信号模拟采用NI的PXIe-4139板卡来输出实现)进行控制，实现综合控制器可识别的毫伏信号输出；

[0027] 3)RVDT信号模拟：通过信号模拟控制管理系统中的RVDT信号控制模块对硬件模拟单元中各类传感器模拟单元—RVDT信号模拟单元(信号模拟采用定制开发板卡HR_CPCI_RVDT仿真板卡来实现，1个激励输入端口，1个(3/4线)RVDT仿真输出端口)进行控制，实现综合控制器可识别的RVDT信号输出；

[0028] 4)MKT负载模拟；通过信号模拟控制管理系统中的负载模拟控制模块对MKT负载单元(通过功率电阻与电感模拟该负载)进行通断控制，作为综合控制器输出端负载；

[0029] 5)开关量负载模拟：通过信号模拟控制管理系统中的负载模拟控制模块对FQ、CK、PT、KD2C1、KD2C2负载单元(各自匹配相应功率电阻模拟各负载)进行通断控制，作为综合控制器输出端负载；

[0030] 6)直流信号模拟：通过信号模拟控制管理系统中的Alfazlsr传感器控制模块、铂电阻传感器控制模块、Q0/Q100信号控制模块对各类传感器模拟单元—Alfazlsr传感器信号模拟单元、铂电阻传感器信号模拟单元、Q0/q100信号模拟单元(信号模拟采用定制开发板卡HiCPCI_3521/8模拟量板卡来实现)进行控制，实现综合控制器可识别的直流信号输出；

[0031] 7)RS422通讯模块通过控制RS422通讯设备与综合控制器进行通讯交互(RS422总线选用NI公司的PXI-8433/2板卡来实现)；

[0032] 8)1553B通讯模块通过控制1553B总线设备与综合控制器进行通讯交互(1553B总线选用8357所的HbMF44-3/T 1553B板卡来实现)。

[0033] 9)TDK电源由故障注入设备(其他设备)进行通断控制，给综合控制器供电。

[0034] 该系统具有相关负载及输入输出信号模拟的能力，用以实现综合控制器各工作状态下的实时仿真、测试功能。

[0035] 上位机设置有以下各组成部分，其功能描述如下：

[0036] 1)UI界面：提供人机交互界面，用于显示板卡在线状态信息、控制信号的输出状态和显示采集数据；

[0037] 2)设备驱动模块：用于I/O板卡、总线测试卡和负载箱的通讯控制；

[0038] 3)板卡在线状态监测模块：设备上电后，对硬件板卡的在线状态进行检测，并显示检测信息；

[0039] 4)总线通讯模块：提供RS422和1553B总线的接口测试功能；

[0040] 5)数据存储模块：按照实际需求对激励信号、采集数据和总线通讯数据进行存储，存储为本地文件。

[0041] 注：1)～5)为驱动测试及数据存储等基础功能，信号模拟控制管理系统通过对信号模拟系统中各模块的控制，按界面设定参数输出特定信号或采集数据，为具体的信号模拟提供控制。

[0042] 本实施例平台，自动模式可以将发动机模型的状态输出作为激励，通过UDP通讯下发数据信息给信号模拟平台，该平台实时模拟仿真输出激励信号给目标系统，同时将目标系统输出反馈信号采集打包上传给发动机模型，构成发动机闭环试验场景。手动模式可操作信号模拟平台分时输出目标系统需要的仿真激励信号，同时将目标系统输出反馈信号采集在信号模拟平台中显示及存储，以便于进行比对试验。

[0043] 由以上技术方案可以看出，本发明具有以下显著特点：

[0044] 1、实现自动多路实时信号模拟，模拟闭环动态试验场景；

[0045] 2、可手动模拟信号，进行信号静态标定；

[0046] 3、平台设计上预留各通道测试口，便于信号检测、故障排查；

[0047] 4、平台具有较好的扩展性；

[0048] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

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