摘要
飞行/推进系统综合控制是未来先进飞机和发动机控制的发展趋势。本文提出了飞/推综合控制半物理仿真试验台及监控系统的总体设计方案,开发了监控系统软件。监控系统的可行性通过试验得到了验证。
论文首先分析了发动机控制系统以及飞/推综合控制系统试验需求,提出飞/推综合控制半物理仿真试验平台的总体方案;根据此方案,确定了仿真平台监控系统的体系结构,设计了信号调理电路和接口信号仿真器,并进行了监控软件开发;最后,利用发动机数学模型和数字控制器构成闭环仿真测试环境,以验证所开发的监控系统的有效性。测试结果表明,监控系统在人机界面、测量精度和系统运行的可靠性方面及实时性方面均达到了预定的设计要求。
Integrated Flight/Propulsion Control (IFPC) is the trend of aircraft and aero-engine control. A general design scheme of IFPC simulation platform is proposed in this paper, and a monitoring system for this platform is developed. The feasibility of the monitoring system is validated by a serial of experiments.
The test requirements of IFPC system are analyzed firstly, and the general scheme of hardware-in-loop simulation test platform for IFPC is proposed. Base on the scheme, the monitoring system architecture is designed, signal conditioner, signal interfacing emulator and software design of the monitoring system are discussed in detail. Finally, the monitoring system developed is validated by a closed-loop simulation test system with aero-engine model and digital controller arithmetic. The results show that the monitoring system has desirable property on interface, precision, reliability and real-time performance.
引文
[1]S.G.Nobb, S.W. Jacobs, D.J.Donahue. Development of the full-envelope performance seeking control algorithm[J]. AIAA-92-3748, 1992.
[2]F.D.Mueller, S.G. Nobbs, J.F. Stewart, Dual engine applieation of the performance seeking control[J]. AIAA-93-1822.
[3]Smith,,R.H, Chisholm,J.D. And J.F. Stewart, Optimizing Aircraft Performance with Adaptive Integrated Flight/Propulsion Control,Journal of Engineering for Gas Turbines and Power 1991.11 ,vol. 113,pp. 847-94
[4]Lambert,H.H.,Gilyard,G.B.,Chisholm,J.D,Louis,s.M,and L.J.Kerr, Preliminary Flight Evaluation Of An Engine Performance Optimization Algorithm, AIAA-91-1998.
[5]J.D.Chisholm, In-flight optimization of the total propulsion system[R]. AIAA 92-3744, AIAA/SAE/ASME/ASEE 28th Joint Propulsion Conference and Exhibit, July 6-8, 1992 /Nashville,TN.
[6]G..Gilyard and J.Orme, Subsonic flight test evaluation of a performance seeking control algorithm on an F-15 airplane[R]. AIAA 92-3743, AIAA/SAE/ASME/ASEE 28th Joint Propulsion Conference and Exhibit, July 6-8,1992/Nashville,TN.
[7]F.W. Burcham,,Jr. and E.A.Haering,Jr, Highly Integrated Digital Engine Control System On An F-15 Airplane,AIAA-84-1259.
[8]Zhenyang Chen,Petros G. Voulgaris,Decentralized Design for Integrated Flight/Propulsion Control of Aircraft, Journal of Guidance Control and Dynamics, November-December 2000, Vol.23,No.6
[9]郭虹,航空发动机控制系统的发展趋势[J],沈阳航空工业学院学报,1997年01期,Vol.14No.1
[10]张泰保,关于“推进/飞行”一体化控制系统[J],飞航导弹,1995年03期
[11]王涛,孟庆明,带矢量喷管的一体化飞行/推进控制技术研究[J],航空动力学报1999年04期,Vol.14No.4
[12]李松林,飞行/推进系统综合控制一性能寻优自适应控制研究[D],南京航空航天大学博士学位论文,1998.6
[13]赵阳旭,马瑞,综合飞行/推进控制(1FPC)技术综述[J],推进技术1999年01期,Vol.20No.1
[14]孙健国,黄金泉,飞行/推进系统一体化控制,CSAAPA-92-10
[15]熊智,飞行/推进实时优化综合控制模式及半物理仿真研究[D],南京航空航天大学硕士学位论文,2001.2
[16]孙健国,现代航空动力装置控制[M],航空工业出版社,2001
[17]文传源主编,现代飞行控制系统[M],北京航空航天大学出版社,1992.8
[18]贺俊,美国战斗机机体/发动机一体化技术研究与发展[J],国际航空,1994.3
[19]王旭,综合飞行/推进系统控制技术研究,CSAAPA-90-036
[20]蔡红武,飞行/推进系统一体化控制[D],南京航空航天大学硕士学位论文,1999.3
[21]胡寿松,王执铨,胡维礼,最优控制理论与系统[M],东南大学出版社,1999年3月
[22]樊思齐、徐芸等编著,航空推进系统控制[M],西北工业大学出版社,1995.12
[23]管彦深,张如桢主编,航空动力装置控制-系统部分[M],国防工业出版社,1985.
[24]袁春飞,孙健国,熊智等,飞/推综合控制模式亚声速半物理仿真试验[J],推进技术,2003,24(4).
[25]左芸,黄向华,张天宏,飞/推综合控制半物理仿真试验台监控系统设计[J],动力控制,2003年04期
[26]贾永年,吴孝忠等,测控计算机与监控显示系统[M],国防工业出版社,2000.6
[27]胡峰,孙国基,过程监控技术及其应用[M],国防工业出版社,2001.1
[28]张桂香,王辉,计算机控制技术[M],电子科技大学出版社,1999.5
[29]黄天戍,刘奇志,任清珍等,小型监控系统的设计和研制[J],测控技术,1999年03期
[30]赵洪利,航空发动机监控技术[J],民航经济与技术,1997年10期
[31]李鉴,PCI系列总线及其应用[J],现代电子技术,2002年04期
[32]曾繁泰,冯保初,PCI总线与多媒体计算机[M],电子工业出版社,1998.8
[33]肇斌,陈护勋,PXI总线及其应用综述[J],计算机与数字工程,2002年02期
[34]闫长青,吴石增,现代微型计算机总线技术的发展[J],微型机与应用,1999年01期
[35]PCI-1711 User's Manual, Advantech Co., Ltd. 1999
[36]PCI-1784 User's Manual, Advantech Co., Ltd. 1999
[37]PCI-1720 User's Manual, Advantech Co., Ltd. 1999
[38]PCI-1762 User's Manual, Advantech Co., Ltd. 1999
[39]刘育明,温度测量仪表-热电偶与热电阻[J],工业仪表与自动化装置,1996年06期
[40]徐英,王超,姜印平,热电阻测量电路设计[J],工业仪表与自动化装置,2000年04期
[41]AD623 Data Sheet,Analog Devices Inc.,
[42]杨振江,孙占彪,王曙梅等,智能仪器与数据采集系统中的新器件及应用[M],西安电子科技大学出版社,2001.12
[43]王海林,流量计频率/电压转换放大器的研制[J],动力与控制,1999年03期
[44]谭志伟,航空电子控制器检测技术应用研究[D],南京航空航天大学硕士学位论文,1999.1
[45]李华,MCS-51系列单片机应用接口技术[M].北京航空航天大学出版社,1993
[46]何立民,MC-51系列单片机应用系统设计系统配置和接口技术[M],北京航空航天大学出版社,1999
[47]LVDT Signal Conditioner, Data Sheet, Analog Devices Inc.
[48]刑志强,孟庆明,FADEC系统中LVDT输出信号调理,中国航空学会第十一界发动机自动控制学术会论文集,2002.8
[49]精英科技编著,电路设计完全手册[M],中国电力出版社,2001
[50]周德泽,袁南儿,应英,计算机智能监测控制系统的设计及应用[M],清华大学出版社,2002.1
[51]Jeff Prosise(著),北京博彦科技发展有限责任公司(译),MFC Windows程序设计(第2版)[M],清华大学出版社,1999.3
[52]郑震字,周立,赵霞等,Windows平台下过程监控软件的设计[J],工业控制计算机,1996年06期
[53]钱能主编,C++程序设计教程[M],清华大学出版社,1999.4
[54]徐德炳,徐兴,数据采集与总线技术的发展[J],测控技术,2002.6
[55]阎华,苗敬国,Windows NT下某导弹实时采集系统的设计与实现[J],测控技术,2002.5
[56]臧军,Windows平台下实时数字仿真技术[J],动力与控制,2002年02期
[57]王世寰,王永章,付云忠,基于DOS/Windows系列平台数控实时控制的研究[J],测控技术,2003.3
[58]MSDN—Microsoft Developper Network
[59]PCI-1780 User's Manual, Advantech Co., Ltd. 1999