《微型涡轮喷气发动机控制系统的设计与开发》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微型涡轮喷气发动机控制系统的设计与开发（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、-范文最新推荐-1 / 19微型涡轮喷气发动机控制系统的设计与开发微型涡轮喷气发动机控制系统是一个处理对象复杂、实时性强、可靠性严格的测量控制系统。本文从工程应用的角度，开展微型涡轮喷发动机主要性能参数的测量及反馈控制系统的软硬件设计。控制系统以MEGA16 为核心，在发动机运行过程中，通过对温度与转速的测量，完成发动机的反馈控制。通过对温度测量模块、转速测量模块、数据显示模块以及单片机反馈控制模块原理的分析，结合微型涡喷发动机控制的特点，以期最大化地充分发挥 MEGA16 单片机的性能。在毕设过程中，重点考虑模拟信号的采集、实时显示以及反馈控制系统的设计。通过本次毕业设计，设计完成的控制系统
2、具有硬件电路简洁、软件功能较为完善、控制可靠、性价比高、测量速度快、精度高等优点，可用于微型涡喷的简易控制。7951关键词：微型涡喷发动机 MCU 数据采集反馈控制毕业设计说明书（论文）外文摘要TitleThe Design and Development of ControlSystem for Micro-turbojetAbstractThe micro-turbojet engine control system is a typical complex system. This article is，from the perspective of engineering applic
3、ations，to carry out the hardware and software design of micro-turbojet engine testing and feedback control system. This system is designed based on the MEGA16 as the control core, which is used to deal with the temperature and the speed of revolution. After the analysis of the testing in the tempera
4、ture，the speed of revolution，the data display module and the single-chip feedback control module，combined with the features of micro-turbojet engine control，we give the full performance of the MEGA16 microcontroller. In the practice，we make the focus on the analog signal -范文最新推荐-3 / 19acquisition，re
5、al-time display，and the design of the feedback control system. Through the graduation project，the design of the control system we completed has the advantages as follows： it has simple hardware circuits， full software functions，high speed，high precision，and control system is reliable and cost perfor
6、mance，which can be used for the simple control of the micro-turbojet. 4.5 反馈控制模块程序设计 235 系统仿真调试以及下载 255.1 硬件调试 255.2 综合仿真调试 255.3ATMEGA16 程序下载 25 6 控制系统设计结果及研究展望 276.1 设计结果 276.2 研究展望 29结论 30致谢 31参 考 文 献 32附录 34附录 A34附录 B35附录 C461 绪论-范文最新推荐-5 / 191.1 研究目的及意义在现代化、高科技局部战争中，远程、精确、高效打击高价值目标己成为主要打击手段，精确制
7、导技术则是核心关键技术，需要深入研究。常规兵器的制导化则是新的军事技术革命的主要发展趋势，必将开拓出新的制导兵器领域。近年来出现的末端制导炮弹、制导炸弹、炮射导弹、简易制导火箭等就是常规兵器制导化而产生的新型制导兵器，是现代化高科技局部战争的迫切需要。制导兵器是带有导引、控制的常规兵器，是高新技术应用于常规兵器的产物，主要包括便携、车载、机载、舰载的反坦克导弹等。动力装置是制导兵器的重要组成部分，为制导兵器的飞行、作战提供所需动力，其性能对于目标的有效攻击，保存己方势力极为重要。从制导兵器的发展过程来看，飞行动力装置的发展必须适应未来制导兵器发展的要求1。在性能方面：导弹的快速反应性，就决定了
8、飞行动力装置结构要简单；制导兵器作战目标的复杂性，决定了飞行动力装置应具有很强的适应能力；制导兵器的长寿命，飞行动力装置亦应适应；制导兵器的小型化，就决定了飞行动力装置的高性能（所谓高性能，就是要求发动机要有较高的质量比和冲量、重量比，以及良好的使用性能等） ；制导兵器的多用性，就决定了飞行动力装置具有通用性；制导兵器的低探测性、隐蔽性，就要求飞行动力装置的低信号特征等等。为适应制导兵器发展的需求，近年来研究了新的飞行动力装置，包括：长尾管发动机、单室双推力发动机、单室多推力发动机、双室双推力发动机、双室三推力发动机、多次启动的固体火箭发动机、整体式固体冲压发动机、低信号特征、低易损性固体火箭
9、发动机、涡喷发动机等2。 微型涡喷发动机的结构特点和工作原理与常规的大型航空发动机基本类似，但是它在工作环境、使用要求等多方面都有别于大型发动机，具体表现在以下几点11：（1）采用两种燃料，主燃料为航空煤油，在燃烧室通过蒸发管气化燃烧，辅助燃料为易燃气体，如丙烷气，用于在起动时对燃油加热蒸发；（2）起动过程比较复杂，需要协调点火控制、起动电机控制及燃料供给的时机；（3）主燃油的供油压力不高，-范文最新推荐-7 / 19流量小，但控制精度要求高；（4）微型涡喷发动机的起动过程容易出现悬挂，起动供油规律的确定有难度等。为使微型涡喷发动机在各种环境条件下保证安全飞行且最大限度发挥其性能，对发动机控制
10、成为必不可少的环节。但是，由于微型涡喷的结构特点、工作环境、使用要求等方面有别于大型涡喷，因此其控制系统不能完全照搬大型发动机的控制，有必要针对微型涡喷发动机控制技术开展扎实而细致地基础研究。1.2 微型涡喷发动机控制系统的国内外研究现状1.3 课题研究主要内容与方法本毕业设计所要开发的 AVR 板卡要求能够对微型涡喷发动机进行静态控制，该控制系统的作用是检测发动机工作状况，然后相应地对涡喷发动机进行控制，以保证发动机转速、排气温度按预定的规律变化，一旦发动机转速或者排气温度超过规定值，可立刻关闭发动机。通过前面所述的闭环反馈控制，发动机便可安全、可靠、稳定地工作，并获得最佳性能。具体内容如下
11、：（1）控制系统总体设计。控制系统总体设计的要点在于：把握好设计要求，从可靠性、集成度的角度制定总体方案；通过选择合适或设计合适的硬件接口建立硬件平台，为接下来的工作打好基础。（2）硬件设计。硬件平台主要分为主控模块，信号调理模块，显示模块，电源模块等。主控模块选用ATMEGA16 作为微控制器，信号调理模块包含温度信号调理电路和转速信号调理电路，其中温度信号调理电路中的温度信号是发动机运行过程中的重要的监控指标，温度信号调理电路的的排气温度传感器采用K 型热电偶，它满足排气温度测量范围（0800 度）的需求；转速信号调理电路是信号模块的关键环节之一，转速信号是微型涡喷发动机启动过程控制的依据
12、，也是实现转速闭环控制的必要因素，转速测量采用磁敏电阻传感器；另外还有显示模块和电源模块。 -范文最新推荐-9 / 19图 2.2 轴式磁性测量原理图2.3 硬件设计总体方案硬件设计的任务是根据总体设计要求，在选择的机型的基础上，具体确定系统中所要使用的元器件，设计出系统的原理框图、电路原理图。ATMEGA16 单片机的脉冲信号， PB 口 57 位和PC 口接 LCD1602 液晶显示。PD5 端口接出用于脉宽调制，PB4 端口用于接出产生脉冲信号，反馈控制油泵电压，PA 口两路模数转换模块。另由于ATMEGA16 单片机工作电压在 4.55.5V 内，所以需要经行电压转换这里采用变压器进行
13、 12V 电压供电，然后通过 LM7805CT 三端稳压芯片对单片机经行 5V电压供电，由于单片机正常工作还需要其他两个要素，所以还需要搭建复位电路模块和时钟电路模块18,19。温度与转速测量部分的硬件设计思路：温度采用热电偶测量，转速采用磁敏式传感器测试，测试信号通过调理电路进行放大、线性化等处理，然后输入单片机内经行数据转换。经过一定算法处理后的数据再由单片机发送至 LCD 中，显示所测数据值。此外，系统还搭配了一个反馈控制电路和发动机初始工作稳定电路。本次设计单片机部分的硬件框图如图 2-4 所示。图 2.3 单片机部分硬件框图2.4 软件设计思路软件需要解决的是在发动机刚开始工作时产生
14、一个PWM 信号，使油泵电压逐步升高以确保开始运行稳定。由于测量的温度以及转速范围较大，所以低温和高温，低速和高速都要考虑在内。显示部分需要有正确的算法转换程序，以及调用 1602 规定的程序规范将自带的所需字符送到显示屏特定位置显示20。转速部分软件设计思路： ATMEGA16 单片机的-范文最新推荐-11 / 19PA.0 PA.3 端口接收传感器的信号。温度测试利用温度变送器产生稳定的电压或电流信号，而磁阻传感器所产生信号为准正弦信号三端输出经过智能转速仪表调理后也可产生稳定的电压或电流信号。首先涡轮喷气发动机开始启动，单片机产生一路 PWM 信号，使燃料油泵的电压在一定时间内逐渐从 0V 上升到5V，以控制涡轮喷气发动机的供油量，并使其缓步进入工
