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- 航空活塞发动机控制器实物在回路仿真系统设计
- 作者： 边文超 来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空活塞发动机 电子控制器 发动机模型 接口模拟器 实物在回路仿真
- 描述： 目前航空活塞发动机依然是无人机的主要动力来源。随着对无人机性能及续航能力的要求不断提高，其搭载的发动机必须具有较高的推重比，普通化油器式活塞发动机将难以满足这些要求。进气道喷射、缸内直喷和夹气喷射等电控喷射技术成为众多方案的首选。为了适应发动机改型后进行台架试验的需要，设计了用于电控喷射的控制器。为了避免直接进行台架试验存在的高风险和高成本，需要事先验证控制器的性能逻辑，检查系统设计中存在的缺陷。本文建立了发动机数学模型和研制了接口模拟器，并在此基础上搭建了实物在回路仿真平台，开展了控制器的试验研究。论文首先结合台架试验数据和发动机运行机理，建立了发动机平均值模型。采用模块化的建模方法建立了进气系统、燃油系统和动力系统的数学模型，利用Matlab/Simulink软件进行仿真模拟。通过将仿真结果与试验数据的比较，修正了部分模型参数。运用RTW代码自动生成技术，将模型移植到VC++软件环境中。根据课题要求，设计了可用于多种电控喷射方式的控制器。控制器以32位浮点型DSP微处理器为核心，设计了信号采集、控制驱动和数据存储及通信的硬件电路，并根据发动机控制规律要求编写了软件程序。基于VC++平台设计了监控软件，实现了发动机的远程测试和控制。为了实现控制器与发动机模型之间信息交互，设计了以信号采集和模拟为主要功能的接口模拟器。接口模拟器实现了正确接收发动机模型系统发送的数据包、准确采集电子控制器发出的执行信号以及各种物理信号和数字信号模拟转换。搭建了实物在回路仿真平台，通过接口模拟器将控制器和发动机模型构成闭环仿真回路。通过单参数、MAP图、起动、怠速、稳态、加减速等多种形式的仿真试验，对控制器的软硬件开展性能验证与逻辑检测，以降低台架试验的风险，及时发现电子控制器的设计缺陷，减少研制费用。试验结果表明：所建立的发动机模型有较好的稳态和动态精度；接口模拟器能够实时精确地采集和模拟信号；控制器的软硬件性能稳定，逻辑正确，达到了系统设计的要求。将控制器应用于台架试验，试验结果达到了课题所提出的控制要求和目标。