基于ARM处理器实现的发动机涡轮出口温度模拟系统

采用新的热面陶瓷点火器加热及利用空气压缩机快速降温的方法实现涡轮发动机温度的动态模拟。控制器采用ARM处理器构成温度闭环控制系统。试验结果表明,温度模拟系统基本满足航空发动机控制系统半物理仿真的需求。     

航空发动机智能温度传感器的设计

根据航空发动机温度传感器的原理,提出一种基于数字信号处理器(DSP)与CAN的智能温度传感器。设计了上电自检电路、热电偶信号处理电路、DSP与CAN总线接口电路以及电源电路。该传感器系统集成度高、测量和处理速度快。试验表明:该温度传感器测量误差小、测量精度高、实时性好,可应用于航空发动机全权限数字式电子控制(FADEC)系统中,具有重要的实用价值。     

变循环航空发动机半物理仿真研究

变循环发动机数字控制系统属于较新的研究方向,基于此设计变循环发动机半物理仿真平台,通过半物理仿真试验可以及早发现系统设计中的缺陷,确定最佳的设计方案,大大降低试验风险,减少试验成本.搭建了变循环航空发动机半物理仿真平台主要包括五部分:实时发动机模型、油门杆、状态开关、I/O接口箱和数字电子控制器.     

处理器在环仿真在电力电子技术课程教学中的应用

为了快速验证电力电子控制系统中的控制算法,提高控制算法的效率,处理器在环测试(PIL)将生成的代码运行到目标处理器上,以验证代码和模型是否一致,并获得算法在实际控制器上的最长运行时间。本文以电力电子能量转换器三相半桥DC/AC为例,在Simulink环境下构建了离散仿真模型,让学生很快学会三相半桥DC/AC的工作原理、主回路设计以及控制系统设计,然后通过学会处理器在环仿真去验证测试软件和模型的一致性。通过相同的方法,学生很快能完成电力电子技术课程中的其他能量转换电路控制系统的设计,并在实验之前验证、分析结果,以防因控制算法设计不当在实验过程中出现损坏实验器件的现象。     

航空发动机高空模拟进气压力前馈控制仿真技术研究

进气压力的模拟精度是航空发动机高空模拟试验必须考核的一项重要指标,在发动机进行过渡态试验时,发动机空气流量的剧烈变化是进气压力控制系统的强干扰源;在详细分析进气压力动态特性的基础上,结合进气压力数学模型以及干扰通道与控制通道的过程特性,设计了基于发动机空气流量及其变化率作为前馈输入扰动变量的前馈控制器,并构成前馈+反馈复合控制系统;半物理仿真结果表明,所设计的控制系统实现了快速性与稳定性的高效统一。     

航空发动机智能温度传感器的设计

根据航空发动机温度传感器的原理,提出一种基于DSP与CAN的智能温度传感器。设计了上电自检电路、热电偶信号处理电路、DSP与CAN总线接口电路以及电源电路。该传感器系统集成度高,测量和处理速度快。实验表明,该温度传感器测量误差仅为1℃,测量精度高、实时性好,可应用于航空发动机全权限数字式电子控制(FADEC)系统中,具有重要的实用价值。     

高空台进排气调压系统半物理仿真试车台

研究航空发动机性能时,仿真技术已经越来越多地应用于控制系统的研究和设计中.高空台开展进排气调压系统用半实物仿真技术研究具有重要的应用价值.介绍了半物理仿真技术在航空发动机高空试验中的作用、关键技术分析和以GE90-70可编程控制系统为平台的进排气调压系统半物理仿真试验台的建设方案.通过仿真试验与原试验结果的对比,表明了所建立的动态仿真系统的正确性和有效性,说明设计的半物理仿真试验系统能实时反映控制系统作用下的真实试车过程.     

ARM RealView产品系列加入快速模型和仿真技术

近日，ARM公司发布了其首个专为快速虚拟原形软件开发所设计的，基于全新ARM代码转换仿真技术的快速虚拟原型模型，该系列中的第一款模型是为ARM1176JZ(F)-S处理器设计的RealView实时系统模型．它在运行Windows的PC上，平均速度为3GHz时；能执行超过100MIPS的Linux启动，使得软件开发者能够在基于ARM处理器架构的模型上进行高速仿真．这也使得系统软件和硬件开发可以同时进行，从根本上加快了重要产品的上市时间。     

航空发动机半物理仿真平台中压力模拟系统的设计

介绍了航空发动机控制系统半物理仿真平台中压力模拟系统的设计。系统采用电液伺服元件作为驱动装置、TMS320F2808芯片以及可变增益的PID控制算法进行数据处理。其响应快速、稳定,能根据给定指令模拟出压力信号的变化,可以代替电路仿真信号给发动机控制系统以真实的压力传感器信号激励,在航空发动机控制系统尤其是压比控制的研究中将产生效益。     

基于Matlab的复杂控制系统软件开发

引入Windows实时操作系统,提出一种基于Matlab的复杂控制系统软件开发方法。研究Matlab/RTW自动生成代码到目标软件应用过程中代码的提取、修改和移植等关键技术,实现复杂控制系统从全数字仿真到半物理仿真,再到产品级嵌入式控制软件的一体化开发流程。某微型涡轮发动机电子控制器的仿真结果验证了该开发方法的可靠性和高效性。     

涡轮后排气温度摆动故障仿真研究

介绍了一种航空发动机低压涡轮后排气温度Tt摆动故障仿真研究方法,分析了导致航空发动机低压涡轮后排气温度摆动故障的典型原因.应用虚拟仪器编程技术,采用模块化编程思想,建立了低压涡轮后排气温度控制系统仿真平台,实现了实际试车过程低压涡轮后排气温度Tt摆动的故障仿真.在传感器信号回路串入低通滤波器进行滤除干扰仿真,根据仿真结果提出了排除Tt摆动故障的方法.经试车验证,此仿真平台能有效指导航空发动机低压涡轮后排气温度控制系统故障排除.     

基于防摇吊具的集装箱起重机半物理仿真系统

针对集装箱起重机学员培训周期长、安全性差等问题,提出一种基于3D图形渲染引擎（OGRE）的虚拟现实技术,实现集装箱起重机半物理仿真操作培训的方法。设计集装箱起重机司机室硬件操作平台,使用OGRE渲染引擎驱动集装箱货场的三维虚拟场景;建立防摇吊具摆动的动力学模型,模拟起重机吊具的残余摆动;并用以太网通讯实现起重机联动台等实物硬件与虚拟现实仿真软件的信息交互。解决仿真操作系统中的虚拟场景的驱动、吊具残余摆动的模拟、实物硬件与虚拟软件的实时通讯等关键问题。实验结果表明,该半物理仿真系统真实感强,对集装箱起重机驾驶训练有重要价值。     

航空发动机传感器故障诊断设计与验证综合仿真平台

针对航空发动机传感器故障诊断算法无法快速和高效地完成硬件在回路仿真问题;提出了基于虚拟仪器语言与快速原型化技术的航空发动机传感器故障诊断硬件在回路仿真方法,并研制了基于该方法的硬件在回路实时仿真平台;经过实验验证后,该平台不仅为发动机传感器故障诊断方法提供了实时仿真平台,同时为扩展本平台使之成为完全的半物理仿真平台奠定了基础,有一定的工程实用价值。     

基于Vega Prime的高空飞艇视景仿真设计

针对高空飞艇在飞行控制半物理仿真实验中实时数据可视化的问题,基于虚拟仿真技术,提出了一种高空飞艇视景仿真系统设计方案。建立了高空飞艇三维模型,并使用细节层次等高级建模技术对三维模型数据库进行了优化。提出了通过反射内存网与半物理仿真系统进行实时数据传输的方式,在Vega Prime环境下完成了基于控制台的视景仿真程序开发。在硬件系统支持下,实现了高空飞艇飞行过程仿真场景的立体渲染,仿真效果能够满足半物理仿真实验数据的实时逼真显示要求。     

太阳敏感器电模拟器设计

针对小卫星半实物仿真系统的技术需求,提出了一种太阳敏感器电模拟器设计实现方法;模拟器以FPGA作为控制核心,采用压控电流源实现了0-1式太阳敏感器、模拟式太阳敏感器的输出电流模拟;通过专用电流源芯片REF200实现了数字式太阳敏感器输出电流模拟;模拟器由计算机通过RS-485接口控制,既能模拟太阳敏感器正常工作时的电信号输出,也能模拟太阳敏感器出现故障时的电信号输出;该太阳敏感器电模拟器已应用于小卫星的半实物仿真,其电流精度可达±1μA。     

基于LabVIEW/Matlab的AUV半实物仿真系统设计

为解决大型自主式水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）实际实验环境搭建的困难,以及AUV控制系统各单元功能测试的需要,设计了一套新的Windows平台下基于LabVIEW/Matlab的AUV半实物仿真系统。该仿真系统基于三维空间的水动力模型,来实时计算AUV的位置和姿态等信息;同时,模仿Phins、GAPS、定高高度计、避障声呐等传感器,和AUV甲板、主控以及运动控制单元进行串行和以太网络通信,实现了AUV的运动仿真,同时也为制定运动控制策略提供相关依据。大量实验表明,该系统模型较合理,软件设计可行,具有灵活的扩展性和伸缩性,在AUV控制系统测试实验中成功应用。     

油田钻井虚拟仿真系统

利用计算机仿真技术,研究构建一个参数化的油田钻井虚拟仿真系统,对虚拟设备进行参数化的运动控制,逼真地模拟钻井工艺过程。提出了基于数字计算仿真和视景仿真混合技术的虚拟仿真系统架构,分析并建立了井架提升系统和旋转钻进系统的数学模型,利用数学模型控制虚拟钻井设备运动,实现了对缠绕在滑轮组上钢丝绳的实时变形运动控制。最后,能够初始化系统参数、实时显示并控制钻井工艺过程中参数的变化,实现系统的交互性。     

航空发动机传感器故障鲁棒检测方法

研究发动机传感器故障准确检测问题,现代航空发动机数字电子控制系统对传感器的可靠性要求日益提高。针对航空发动机结构复杂,又工作在高温和高压下,常规采用的传感器故障检测方法的准确性易受到建模误差与外界扰动的影响,造成漏报或误报。为了提高检测精度,提出建立航空发动机数控系统传感器未知输入故障模型,采用特征结构配置的方法,通过配置闭环系统左特征向量实现故障检测残差对不确定性因素的干扰解耦,降低扰动对故障诊断结果的影响。用某型涡扇发动机数控系统传感器故障数字仿真试验表明,所设计的方法对范数有界的不确定量可以实现干扰解耦,抑制干扰对故障检测的影响,改善检测算法的鲁棒性,提高检测结果的准确性,同时满足在线运算的实时性要求。提高了航空发动机的可靠性,保证了安全飞行。     

油液磨粒传感器综合测试平台的设计研究

为了满足国内新研航空发动机磨损故障预测及健康管理研究要求,国内研究机构开展了油液在线式磨粒传感器的研究及测试。针对航空发动机油液磨粒传感器暂无准确量值、多参数组合的专业测试条件,提出了一种将精密直线运动控制与振动环境相结合的无介质测试平台技术方案,模拟发动机中润滑油流经传感器的运动状态并给出实验结果。实验结果表明该测试平台能够有效地应用于磨粒传感器的参数测试和性能探究,为航空发动机故障预测类传感器的技术研究提供了一种新的测试验证手段。