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- 基于FPGA的航空专用测试设备研制
- 作者： 龙承武 来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： FPGA 测试 USB总线 虚拟仪器
- 描述： 航空测试技术是支撑现代航空工业发展的基础技术之一，通过不断的积累经验教训，人们充分认识到了航空测试技术的重要性。针对我国目前航空测试技术滞后于设计技术、制造技术的局面，发展航空测试技术具有重要的意义。国际航空测试领域目前正在大力发展便携式维护辅助装置，对测试设备的体积、重量有严格的限制，以达到小型化、便携化的目的。传统测试设备的体积和重量都不能符合要求，因此发展虚拟仪器，利用计算机完成过去传统测试设备的数据显示和分析功能，可以显著地减轻设备重量和体积。依据虚拟仪器的设计思想，针对航空测试中常用设备逻辑分析仪存在的只能测信号逻辑而不能测信号方向的缺点，以小型化、集成化、便携化为目标，以FPGA（现场可编程门阵列）和USB总线作为具体实现手段，研制适应现代航空测试的需要并且将逻辑分析和信号方向测试功能集成于一体的测试设备，可以用一台测试设备同时完成逻辑分析和信号方向测试的功能，在航空测试中具有重要的意义。设计中采用的主要技术有虚拟仪器技术、FPGA技术、USB总线技术。虚拟仪器技术是系统结构设计的理论基础；利用FPGA，可以在一块芯片中实现逻辑分析和信号方向测试的功能；利用USB总线，可以使外设变得更小巧，并且方便用户使用，满足了航空测试对设备小型化、便携化的要求。本文详细描述了逻辑分析和信号方向测试的原理以及具体的实现过程。
- 航空泵试验台关键技术研究
- 作者： 白国长 来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 滑模变结构控制 矢量控制 航空液压泵试验 转速控制 机械补偿功率回收 PDFSV控制
- 描述： 飞机收放系统及操纵机构大都采用液压驱动，其性能关系到整个飞机的生存保障。本课题来源于高新工程项目“无人机收放系统试验及液压能源系统”，目的是研制飞机新型高压大功率液压系统，首先建立一套试验台，以便能对航空液压泵及液压附件进行地面测试及性能试验研究。试验台包括液压系统、驱动系统和测试控制系统。选取了大功率的变频调速系统＋增速器作为驱动系统；采用PXI总线测试系统；采用虚拟仪器技术等先进的测控手段实现了液压测试系统的CAT。所建造的设备经实际验证能满足试验要求。为模拟航空泵的真实工作状态，实现转速对负载的不敏感性，研究采用了交流电机的变频驱动，并对矢量控制的变频调速系统进行了研究，建立了变频调速系统的数学模型，分析了相关参数对转速的影响，提出了采用复合控制的变频调速系统方案，即对电流环采用解耦的内模控制，对磁链环和速度环采用伪微分反馈次变量（PDFSV）控制。数字仿真试验表明采用复合控制后抗负载能力和抗参数变化能力都强于现在变频调速系统所采用的PID控制。在此基础上对内模控制电流环，提出采用基于增广最小二乘法的参数在线辨识，使控制器模型参数与电机实际参数符合；对速度环提出基于惯量参数和负载在线估计的PDFSV控制方法，根据估算速度和实际速度的差估算出实际的惯量参数，由该惯量参数在线计算出控制系数，并把估计到的负载作前馈处理，仿真试验表明改进后的控制方法在惯量参数与负载大范围变化时仍有很好的控制效果。文章分析了以变频器控制信号为输入，泵实际转速为输出的速度全闭环转速系统，建立了数学模型。针对传动链长，存在非线性环节多及负载变化等特点，提出采用积分滑模面变结构控制，根据Lyapunov稳定理论，证明了稳定性。为降低抖振，提出了基于模糊切换的滑模变结构控制和伪微分反馈（PDF）控制联合控制方法，在保持一定鲁棒性前提下降低了抖振。针对产生抖振的原因，提出了基于等效负载扰动观测的变结构控制和扰动自适应滑模变结构控制，对它们在阶跃负载、正弦规律变化负载及正弦跟踪进行了数字仿真，仿真结果表明，对于本系统，基于等效负载扰动观测的滑模变结构控制在上述三种方法中有最好的去抖动效果，且实现简单，将其应用于实际系统，实测系统在试验最大阶跃负载作用下速度下降为0.23%，调整时间为两个采样周期。作为试验台的扩展运用，设计制作了泵－马达复合控制控制试验台。建立数学模型，建立以增强动态特性为目的的单输入单输出控制模式，针对该方式下转速和流量相乘的本质非线性，运用精确反馈线性化方法进行线性化处理，采用以速度误差为滑模面的变结构控制，证明了稳定性，针对参数多及函数不易确定的特点提出采用模糊自适应滑模变结构控制，证明了稳定性，仿真及实验结果表明该控制方法具有很好的抗负载和抗参数变化能力。文章最后，研究了液压系统功率回收问题，针对大功率、长时间运行的液压泵试验系统，提出采用机械补偿功率回收方案，建立压力和转速数学模型，对压力系统中转速、油液体积、弹性模量和泄漏系数对压力的影响进行了数字仿真和研究。提出根据试验国标要求的压力动态特性建立理想的参考模型，并采用模型参考模糊神经网络的自适应控制策略，仿真结果表明该方法具有很好的适应压力系统参数变化及跟随参考模型的能力，能得到满足要求的压力动态特性。
- 航空液压泵地面测试系统研究
- 作者： 李猛 来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 变结构控制 矢量控制 鲁棒控制 积分控制 离散系统 变频调速
- 描述： 航空液压泵地面试验系统用于在地面对新一代航空液压泵的性能测试。为了开发研制高性能(高压、大流量和高转速)的航空液压泵，在地面采用变频调速的通用电动机驱动航空液压泵进行试验分析是目前最为经济且可行的办法之一。飞机主液压泵在飞机上是由航空发动机通过减速器带动，由于发动机的功率很大，而所驱动的液压泵功率相对较小，因此泵的驱动转速具有很强的鲁棒性，本研究的目的就是建立发动机驱动的液压泵的转速模拟系统并保证其转速具有较强的鲁棒性，得到能够准确反映航空液压泵性能的测试结果。本文结合“液压泵源综合试验系统”的研制开发过程，对为实现测试系统所需性能指标所涉及的关键技术进行了论述，论文首先提出了试验系统的总体方案，介绍了试验原理，并分析介绍了液压子系统。其次根据驱动系统能够模拟航空发动机的工作状态的要求，提出了交流电动机变频调速的总体方案，建立了该系统的数学模型，分析和推导了系统中存在的间隙、时变非线性因素，建立了系统复杂模型。然后在上述模型的基础上从负载力矩干扰因素出发提出了基于力矩前馈补偿的PID控制；紧接着为了提高驱动系统的鲁棒性和快速性，又提出离散积分变结构控制方案，通过新的干扰观测器和变切换函数策略，提高了系统的控制性能，降低了由于切换函数产生的系统抖振，并通过仿真验证了它们的有效性。最后，对测控软件编写过程中的精确定时、数据采样和处理等关键技术进行了介绍。
- 航空发动机半实物仿真台中SPI通信的实现
- 作者： 李建 高彦丽 杨蓓 来源： 中国通信学会第五届学术年会 年份： 2016 文献类型 ： 会议论文 关键词： VHDL 航空发动机 FPGA SPI通信 CRC校验
- 描述： 在发动机半实物仿真台设计中,为了使发动机数学模型、各种传感器、执行机构和电子控制器的多种物理量信号进行有效通信,需要在几者之间加入信号调理接口箱。本文介绍了所设计的信号调理接口箱内部的主控板卡和各块信号调理板卡之间的通信接口电路,主要围绕C8051F320和FPGA之间的SPI总线通信来介绍,在通信过程中采用CRC校验,在考虑数据包传输速度快的同时保证其传输的准确性。本文以航空发动机仿真台为背景,但其设计思路也可以用在其他多路物理量信号采集通信系统中。