航空发动机分布式控制系统研究
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摘要
本论文的研究对象是航空发动机分布式控制系统。航空发动机分布式控制系统是借鉴了工业自动化中的分布式控制系统，并把其中先进的数据总线网络、智能传感器和智能执行机构等技术应用到航空发动机控制系统中。航空发动机采用分布式控制系统能大大降低发动机总体重量；减少研制成本和维护费用；利于控制系统扩展、升级。
本论文的主要内容如下：
1．深入分析了航空发动机控制系统发展趋势；研究了航空发动机分布式控制系统构成及系统设计。
2．研究了数据总线、智能传感器和智能执行机构的工作原理、构成及设计。
3．分析研究了CAN(Control Area Network)现场总线工作原理，设计了一个基于CAN现场总线的航空发动机分布式控制仿真系统。
4．设计了一个智能执行机构的数字PID控制器，并对一个简化的分布式控制系统进行了仿真。
The research object of this paper is the aeroengine distributed control system (ADCS). The development of the ADCS is promoted by the distributed control system in the field of the industry automation. The advanced technology in the industry automation such as the data bus, smart sensors and smart actuators is used in the aeroengine control system. The application of the ADCS can greatly reduce the weight of the control system; reduce the control system design cost and maintenance costs; make the design adaptable to new aeroengine types, adaptability to changes in components.
The main work is listed as follows:
1) The development trend of the aeroengine control system is analyzed in detail; the architecture and the system design of the ADCS are researched.
2) The principle, the architecture and the design of the data bus, smart sensors and smart actuators are researched.
3) The principle of the CAN fieldbus is analyzed and researched , a CANbus-based aeroengine distributed control simulation system is designed.
4) The digital PID control algorithm in a smart actuators is designed and a simplified distributed control system is simulated.
本论文的主要内容如下：
1．深入分析了航空发动机控制系统发展趋势；研究了航空发动机分布式控制系统构成及系统设计。
2．研究了数据总线、智能传感器和智能执行机构的工作原理、构成及设计。
3．分析研究了CAN(Control Area Network)现场总线工作原理，设计了一个基于CAN现场总线的航空发动机分布式控制仿真系统。
4．设计了一个智能执行机构的数字PID控制器，并对一个简化的分布式控制系统进行了仿真。
The research object of this paper is the aeroengine distributed control system (ADCS). The development of the ADCS is promoted by the distributed control system in the field of the industry automation. The advanced technology in the industry automation such as the data bus, smart sensors and smart actuators is used in the aeroengine control system. The application of the ADCS can greatly reduce the weight of the control system; reduce the control system design cost and maintenance costs; make the design adaptable to new aeroengine types, adaptability to changes in components.
The main work is listed as follows:
1) The development trend of the aeroengine control system is analyzed in detail; the architecture and the system design of the ADCS are researched.
2) The principle, the architecture and the design of the data bus, smart sensors and smart actuators are researched.
3) The principle of the CAN fieldbus is analyzed and researched , a CANbus-based aeroengine distributed control simulation system is designed.
4) The digital PID control algorithm in a smart actuators is designed and a simplified distributed control system is simulated.
引文
[1] "Distributed Engine Controls", Aerospace Engineering, September 1998.
[2] P. L. Shaffer, "Distributed Control System For Turbine Engines", Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, January 1999, Vol.121, pp102-107.
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[5] 罗志强，《航空电子综合化系统》，北京航空航天大学出版社，1990
[6] (美)斯皮策(Spitzer．Cary R)，《数字式航空电子系统》，航空工业出版社，1992
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[8] 西北工业大学、南京航空学院、北京航空学院合编，《航空燃气涡轮发动机原理》，国防工业出版社，1981
[9] 管彦深、张加桢《航空动力装置控制(系统部分)》，国防工业出版社，1985
[10] 樊思齐，《航空推进系统控制》，西北工业大学出版社，1995
[11] 航空航天工业部高效节能发动机文集编委会，《高效节能发动机文集第八分册-控制系统设计》，航空工业出版社，1991
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[13] 阳宪惠，《现场总线技术及其应用》，清华大学出版社，1999
[14] 凌澄，《PC总线工业控制系统精粹》，清华大学出版社，1998
[15] 曹志刚、钱亚生，《现代通信原理》，清华大学出版社，1992
[16] (美)Novell公司著，《网络技术基础》，电子工业出版社，1996
[17] 吴功宜，《计算机网络基础教程》，南开大学出版社，1998
[18] 杨廷善、周莉，《计算机和测控系统总线手册》，人民邮电出版社，1993
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[20] 邬宽明，《CAN总线原理和应用系统设计》，北京航空航天大学出版社，1996
[21] 徐爱钧，《智能化测量控制仪表原理与设计》，北京航空航天大学出版社，1995
[22] 金以慧，《过程控制》，清华大学出版社，1993
[23] 王锦标、方崇智，《过程计算机控制》，清华大学出版社，1992
[24] 吴麟，《自动控制原理》上下册，清华大学出版社，1990
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[25] 熊光楞、肖田元、张燕云，《连续系统仿真与离散事件系统仿真》，清华大学出版社，1991
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[28] 郭锁凤，《计算机控制系统》，航空工业出版社，1996
[29] 谭浩强，《C程序设计》，清华大学出版社，1991
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[32] 薛定宇，《控制系统计算机辅助功能设计-MATLAB语言及应用》，清华大学出版社，1996
[33] 薛定宇，《反馈控制系统设计与分析-MATLAB语言应用》，清华大学出版社，2000
[34] 陈启昌，现场总线技术和发展，中国电力，1998，Vol31，No 2
[35] 陈秋良，现场总线控制系统综述，兵工自动化，2001，Vol20，No 1
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[41] 王光志、吴颖、黄志光，数字式温度传感器与温度测量系统，传感技术学报，2001，No 1
[42] 吴仲城、戈瑜、虞承端、方廷健，传感器的发展方向——网络化智能传感器，电子技术应用，2001，No2
[43] 王祁、聂伟、于航，智能传感器常用软件及设计，传感器技术，1998，Vol17，No3
[44] 杨庆柏、郭永树，执行机构及其发展趋势，中国仪器仪表，1998，No4
[45] 诸银兴、施竹仁、巢乐、倪敏、马欣，现场总线智能电动执行机构的研制，自动化仪表，2001，Vol22，No2
[46] 吴斌、杨学友、刘常杰、叶声华，基于CAN总线的汽车车身视觉检测站的研究，计算机自动测量与控制，1999，7(3)
[47] 刘金贵、杨天玉、吴军，基于CAN总线的分布式铝电解控制系统，电子技术应用，2001，No1
[48] 廉保旺、李勇、张怡、赵乃煌、昝积成，CAN总线与1553B总线性能分析比较，测控技术，2000，Vol19，No6
[49] 周京辉、刘权，基于CAN总线的分布式控制系统及应用，工业控制计算机，1998，No5
[50] 于海生，CAN总线工业测控网络系统的设计与实现，仪器仪表学报，2001，No1
[51] 徐小军，FBZ-W1分布式电量测控装置的设计，电器传动自动化，2000，Vol22，No4
[52] 唐晓泉、韩崇昭，CAN总线在提升设备状态检测系统中的应用，测控技术，1998，Vol17，No6
[53] 李长春、张延明、李洪人、杨年宝、曹辉，数字式推力矢量控制系统的研究与实现，机床与液压，1998，No6
[54] 张秀宇、满庆丰，CAN总线管理与开发系统的设计与实现，航空制造工程，1998，No1
[55] 廖强、周凯，CAN总线在机械制造中的应用，微计算机信息，1997，Vol13，No4
[56] 葛林、周文华、徐航，CAN通信网络在汽车中的应用研究，2000，No 11
[57] 陶晓农，分散式变电站监控系统中的通信技术方案设计，电力系统自动化，1998，Vol22．No4
[58] 李开生、张慧慧、赵彦，CAN网在自来水厂生产控制中的应用，微计算机信息，2000，Vol16，No1
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