的發(fā)動機傳感器和執(zhí)行機構(gòu)接口，從而代替真實控制器進行臺架試驗控制，或者用于發(fā)動機控制系統(tǒng)的快速控制原型仿真試驗研宄。
[0035]航空發(fā)動機控制系統(tǒng)步長一般為20ms，此處的虛擬儀器設備采用了 NI公司的sbR1-9631,其配備了 266Mhz處理器，循環(huán)周期抖動為微秒量級，這保證了控制系統(tǒng)的仿真實時性，提高了控制仿真結(jié)果的置信度。另外，其集成化I百萬門可重新配置I/O (R1)FPGA用于自定義的定時、在線處理和控制，同時其具有32路16位分辨率的模擬輸入通道，4路16位分辨率的模擬輸出通道，豐富的資源保證了其能與可配置的信號驅(qū)動調(diào)理單元對接。
[0036]如圖2所示，可配置的信號驅(qū)動調(diào)理單元包括電源模塊、伺服閥電流驅(qū)動模塊、LVDT位移信號調(diào)理模塊、熱阻溫度信號調(diào)理模塊、熱偶溫度信號調(diào)理模塊、壓阻壓力信號調(diào)理模塊，轉(zhuǎn)速信號調(diào)理模塊。信號調(diào)理驅(qū)動單元一端與sbR1進行對接，另一端則與真實的執(zhí)行機構(gòu)與傳感器進行連接。
[0037]伺服閥電流驅(qū)動模塊:由于執(zhí)行機構(gòu)伺服閥的輸入信號一般為-40mA~40mA，而sbR1只能輸出模擬信號，因此采用閥信號驅(qū)動模塊將電壓信號轉(zhuǎn)化為電流信號，這樣就可以將控制器輸出信號轉(zhuǎn)換成實際情況的伺服閥控制信號。
[0038]LVDT位移信號調(diào)理模塊:真實的LVDT傳感器需要控制器提供激勵信號，LVDT調(diào)理模塊通過振蕩電路給傳感器提供穩(wěn)定性好、精度高的正弦信號，同時，模塊采集傳感器輸出的兩路正弦信號，并進行調(diào)理將其轉(zhuǎn)換成相應的模擬電壓信號以供sbR1進行采集。
[0039]熱阻溫度信號調(diào)理模塊:熱電阻傳感器輸出的是一個電阻信號，熱阻調(diào)理模塊中的電橋?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為電壓信號并進行放大以方便AD采集處理。
[0040]熱偶溫度信號調(diào)理模塊:發(fā)動機中部分溫度使用K型熱電偶測量，其輸出值一般為毫伏級的電壓信號，抗干擾能力差，熱偶調(diào)理模塊將其放大成伏級電壓供sbR1采集，其抗干擾能力好，精度高。
[0041]壓阻壓力信號調(diào)理模塊:發(fā)動機中測量壓力一般使用壓阻傳感器，其輸出信號為毫伏級電壓信號，壓阻調(diào)理模塊將其放大成伏級電壓供采集系統(tǒng)采集。同時，壓阻調(diào)理模塊還需向壓阻橋路提供穩(wěn)定的電壓信號；
[0042]轉(zhuǎn)速信號調(diào)理模塊:發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器輸出的信號一般為毫伏級微小正弦電壓信號，轉(zhuǎn)速調(diào)理模塊將其放大調(diào)理成伏級的方波信號供采集系統(tǒng)采集。
[0043]以上模塊屬于信號調(diào)理驅(qū)動單元的基本構(gòu)成，每個模塊均包含多路重用通道，在實驗開始前，可根據(jù)具體需求靈活配置各個模塊，這種開放式的架構(gòu)保證了實驗效率，并提高了系統(tǒng)的容錯能力，極大的節(jié)約了試驗成本。
[0044]由于sbR1等虛擬儀器設備的DA資源有限，為了支持多路控制信號輸出，可配置信號調(diào)理驅(qū)動單元包括DA擴展模塊，利用開放式總線SPI接口實現(xiàn)了資源的擴展，這樣的設計使信號驅(qū)動調(diào)理單元適配于多種虛擬儀器設備，提高了平臺的通用性。
[0045]本技術領域技術人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本實用新型所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現(xiàn)有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0046]以上所述的【具體實施方式】，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的【具體實施方式】而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種航空發(fā)動機控制器快速原型架構(gòu)，其特征在于，包含虛擬儀器設備和信號調(diào)理驅(qū)動單元； 所述虛擬儀器設備用于加載上位機中的控制模型，經(jīng)信號調(diào)理驅(qū)動單元配置后實現(xiàn)輸出信號的高精度模擬； 所述信號調(diào)理驅(qū)動單元包含伺服閥電流驅(qū)動模塊、LVDT位移信號調(diào)理模塊、熱阻溫度信號調(diào)理模塊、熱偶溫度信號調(diào)理模塊、壓阻壓力信號調(diào)理模塊和轉(zhuǎn)速信號調(diào)理模塊，用于對輸入的發(fā)動機傳感器信號進行調(diào)理； 所述伺服閥電流驅(qū)動模塊用于根據(jù)虛擬儀器設備所加載控制模型的控制策略將虛擬儀器設備輸出的電壓信號轉(zhuǎn)化為電流信號后輸出； 所述LVDT位移信號調(diào)理模塊用于給外部LVDT位移傳感器提供正弦激勵信號，同時將接收到的LVDT位移傳感器的信號轉(zhuǎn)換成相應的模擬電壓信號后傳遞給虛擬儀器設備； 所述熱阻溫度信號調(diào)理模塊用于將接收到的熱阻溫度信號轉(zhuǎn)換為電壓信號并進行放大后輸出； 所述熱偶溫度信號調(diào)理模塊用于將接收到的熱偶溫度信號放大成伏級電壓后傳遞給虛擬儀器設備； 所述壓阻壓力信號調(diào)理模塊用于將接收到的壓阻壓力信號放大成伏級電壓后傳遞給虛擬儀器設備； 所述轉(zhuǎn)速信號調(diào)理模塊用于將接收到的轉(zhuǎn)速信號放大成伏級的方波信號后傳遞給虛擬儀器設備。2.根據(jù)權利要求1所述的航空發(fā)動機控制器快速原型架構(gòu)，其特征在于，所述信號調(diào)理驅(qū)動單元還包含DA擴展模塊，所述DA擴展模塊采用開放式總線SPI接口與虛擬儀器設備相連。3.根據(jù)權利要求1所述的航空發(fā)動機控制器快速原型架構(gòu)，其特征在于，所述信號調(diào)理驅(qū)動單元還包含AD擴展模塊，所述AD擴展模塊采用開放式總線SPI接口與虛擬儀器設備相連。4.根據(jù)權利要求1所述的航空發(fā)動機控制器快速原型架構(gòu)，其特征在于，所述虛擬儀器設備包含F(xiàn)PGA可編程邏輯接口。5.根據(jù)權利要求1所述的航空發(fā)動機控制器快速原型架構(gòu)，其特征在于，所述虛擬儀器設備虛擬儀器設備采用了 NI公司的sbR1-9631。
【專利摘要】本實用新型公開了一種航空發(fā)動機控制器快速原型架構(gòu)，包含虛擬儀器設備和信號調(diào)理驅(qū)動單元，其中，虛擬儀器設備用于加載上位機中的控制模型，經(jīng)信號調(diào)理驅(qū)動單元配置后實現(xiàn)輸出信號的高精度模擬；信號調(diào)理驅(qū)動單元包含伺服閥電流驅(qū)動模塊、LVDT位移信號調(diào)理模塊、熱阻溫度信號調(diào)理模塊、熱偶溫度信號調(diào)理模塊、壓阻壓力信號調(diào)理模塊和轉(zhuǎn)速信號調(diào)理模塊，用于對輸入的發(fā)動機傳感器信號進行調(diào)理。本實用新型能夠和真正的發(fā)動機傳感器和執(zhí)行機構(gòu)接口，代替真實控制器進行發(fā)動機的臺架試驗控制，或者用于發(fā)動機控制系統(tǒng)的快速控制原型仿真試驗研究。
【IPC分類】G05B17/02
【公開號】CN204631477
【申請?zhí)枴緾N201520207930
【發(fā)明人】劉淵, 張?zhí)旌? 黃向華, 王晶, 陳飛, 袁元, 劉然
【申請人】南京航空航天大學
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年4月8日