《航空发动机硬件在回路试验系统的制作方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《航空发动机硬件在回路试验系统的制作方法（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、航空发动机硬件在回路试验系统的制作方法航空发动机硬件在回路试验系统的制作方法本实用新型提供了一种航空发动机硬件在回路试验系统，包括：用于执行发动机控制的电子控制器，用于仿真发动机行为的实时仿真装置，用于执行信号的调理和采集的信号调理和采集装置，以及用于执行故障注入的故障注入装置，该信号调理和采集装置耦接至该实时仿真装置，该故障注入装置分别通过硬接线与该信号调理和采集装置、和该电子控制器连接，其中，该航空发动机硬件在回路试验系统还包括：ARINC总线板卡和以太网板卡，该故障注入装置通过该ARINC总线板卡与该实时仿真装置连接，并通过该以太网板卡与该实时仿真装置连接。【专利说明】航空发动机硬件在回
2、路试验系统【技术领域】 0001本实用新型涉及航空发动机控制系统的试验系统，尤其涉及航空发动机硬件在回路试验系统。【背景技术】 0002民用航空发动机的设计与制造过程极其复杂，代表了现代制造工业的最高水平。现代民用航空发动机控制系统为全权限数字式发动机电子控制(FADEC)，包括了发动机的燃油控制、健康管理、起动与点火，以及反推系统，是一个极为复杂、交联耦合程度很高的系统，涉及总体气动、结构强度、电子电气、机械液压、燃油滑油、引气，以及机载软件与总线通讯等多个学科与工程的领域。目前，在国内也是首次研制具备适航能力的大型客机的发动机控制系统。对国内而言，这也是一项长期技术研发的挑战。 0003根
3、据复杂机载系统开发流程(SAE ARP4754A)和适航验证(CCAR33.28)的要求，民用航空发动机控制系统的集成与适航验证，是一项工作量极大、内容极为复杂、系统交联耦合程度很高的试验验证工作。国内现有的系统硬件在回路验证系统，可以在某些工程领域，如电动汽车等，通过构建硬件在回路平台可以完成系统集成验证。但是，面对如此庞大复杂、高耦合程度、高可靠性与安全性、并涉及多学科领域的民用航空发动机控制系统，国内现有的硬件在回路验证平台存在诸多不足。 0004图1是示出了传统航空发动机硬件在回路试验系统的伺服控制回路。传统试验系统架构中，电子控制器根据控制目标，发出伺服电流信号以控制作动器的位置，通
4、过电缆、电流信号采集装置等，采集到仿真装置中进行发动机仿真运算，以模拟发动机行为，例如计算或仿真出发动机真实传感器的感测信号，例如位移感测信号，通过位移信号调理模块，反馈给电子控制器，从而形成一个伺服闭环控制回路。 0005首先，发动机控制系统的伺服电流信号、控制位移信号为数众多，因此，电子控制器的故障注入信号也是为数众多，并且通过故障注入装置在每一路的信号电缆上注入故障信号，从而只能实现单点故障的注入。采用该传统试验系统，故障注入装置无法较好的进行实时仿真装置、信号调理装置、故障注入装置等多个试验设备的实时联动，从而实现伺服电流信号、控制位移信号与电源等多种组合故障 0006其次，发动机控制
5、系统的伺服电流信号、控制位移信号、油门台控制信号多达数十路。每路信号均采用了电缆硬线进行连接。若试验系统使用时间较长，容易出现电缆松动等情况。 0007而且，由于不同型号的发动机控制系统，所采用的信号电缆的航插和对应的针脚是不一样的。因此，传统试验系统架构采用电缆连接方式，只能适用某一型号的发动机控制系统。若需适用另一型号的发动机控制系统，就需要对试验系统的连接电缆进行手动接线调整，非常不便。 0008因此，本领域需要一种改进的航空发动机硬件在回路试验系统。实用新型内容 0009以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出
6、所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。 0010根据本实用新型的一方面，提供了一种航空发动机硬件在回路试验系统，包括:用于执行发动机控制的电子控制器，用于仿真发动机行为的实时仿真装置，用于执行信号的调理和采集的信号调理和采集装置，以及用于执行故障注入的故障注入装置，该信号调理和采集装置耦接至该实时仿真装置，该故障注入装置分别通过硬接线与该信号调理和采集装置、和该电子控制器连接，其中，该航空发动机硬件在回路试验系统还包括:ARINC总线板卡和以太网板卡，该故障注入装置通过该ARINC总
7、线板卡与该实时仿真装置连接，并通过该以太网板卡与该实时仿真装置连接。 0011在一实例中，该故障注入装置包括用于收发ARINC总线信号的第一 ARINC总线收发器；该实时仿真装置包括用于收发ARINC总线信号的第二 ARINC总线收发器，该ARINC总线板卡分别与该故障注入装置的该第一 ARINC总线收发器和该实时仿真装置的该第二ARINC总线收发器连接。 0012在一实例中，该故障注入装置包括用于收发以太网信号的第一以太网收发器；该实时仿真装置包括用于收发以太网信号的第二以太网收发器，该以太网板卡分别与该故障注入装置的该第一以太网收发器和该实时仿真装置的该第二以太网收发器连接。 0013在一
8、实例中，该信号调理和采集装置耦接至该实时仿真装置进一步包括:该信号调理和采集装置与该实时仿真装置之间通过总线连接。 0014在一实例中，该信号调理和采集装置包括信号调理装置和信号采集装置，该信号调理装置包括第一总线数字信号接收器和第一总线数字信号发射器；该实时仿真装置包括第二总线数字信号发射器和第二总线数字信号接收器；该信号调理装置的该第一总线数字信号接收器通过总线与该实时仿真装置的该第二总线数字信号发射器连接，以及该信号采集装置的该第一总线数字信号发射器通过总线与该实时仿真装置的该第二总线数字信号接收器连接。 0015在一实例中，该第一总线数字信号发射器包括用于将模拟信号转换成数字信号的模数
9、转换器。 0016在一实例中，该信号调理装置包括用于将数字信号转换成模拟信号的数模转换器。 0017在一实例中，该信号调理包括各自具有数模转换器的温度信号调理装置、压力信号调理装置、频率信号调理装置中的至少一者。 0018在一实例中，该信号调理装置包括开关量输入信号调理装置、开关量输出信号采集装置中的至少一者。 0019在一实例中，该实时仿真装置通过该ARINC总线板卡向该故障注入装置发出发动机操纵目标信号，并通过该以太网板卡向该故障注入装置发出故障注入指令，该故障注入装置根据该故障注入指令对该发动机操纵目标信号执行故障注入。 0020在一实例中，该实时仿真装置根据测试用例和试验脚本实时发出该
10、发动机操纵目标信号和该故障注入指令。 0021 在一实例中，该电子控制器与该故障注入装置还通过总线连接。 0022在一实例中，该实时仿真装置通过该ARINC总线板卡从该电子控制器获得由该电子控制器算出的控制信号，基于该控制信号与自身采集的感测信号执行信号同步，并在该信号同步后根据测试用例和试验脚本发出该发动机操纵目标信号和该故障注入指令。 0023在一实例中，该控制信号包括位移控制信号，该感测信号包括位移感测信号。 0024在一实例中，该控制信号还包括转速控制信号，该感测信号包括转速频率感测信号。 0025通过本实用新型的一方面，通过由ARINC总线板卡和以太网板卡促成的实时仿真装置与故障注入
11、装置之间的ARINC总线通信和以太网通信，为实时仿真装置根据测试用例和试验脚本进行多种发动机控制系统的组合系统故障试验的自动实现提供了基础。 0026通过本实用新型的另一方面，实时仿真装置与信号调理和采集装置之间的内部总线配置可以大幅度的提高信号传输的速率，大量地减少系统信号的电缆，从而提高试验平台的可靠性。而且，可方便、快捷地适用于多种型号的发动机控制系统的不同电缆航插及其针脚，而无需对试验系统的连接电缆进行手动接线调整，从而大幅度提高了型号试验的进度。【专利附图】【附图说明】 0027在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本实用新型的上述特征和优点。在附图中，各组件
12、不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。 0028图1是示出了传统航空发动机硬件在回路试验系统的伺服控制回路的框图； 0029图2是示出了根据本实用新型的一方面航空发动机硬件在回路试验系统的框图； 0030图3是示出了根据本实用新型的一实施例的航空发动机硬件在回路试验系统的伺服控制回路的框图； 0031图4是示出了传统航空发动机硬件在回路试验系统用于转速控制的框图；以及 0032图5是示出了根据本实用新型的一实施例的航空发动机硬件在回路试验系统用于转速控制的框图。【具体实施方式】 0033以下结合附图和具体实施例对本实用新型作详细描述。注意，以下结合
13、附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本实用新型的保护范围进行任何限制。 0034图2是示出了根据本实用新型的一方面航空发动机硬件在回路试验系统200的框图。系统200可包括用于仿真发动机行为的实时仿真装置210。实时仿真装置210可以是运行实时操作系统和支持MATLAB/SMULINK的仿真环境的高性能工业计算机。 0035实时仿真装置210接收电子控制器240传来的控制信号，实时运行各种模型，诸如航空发动机及飞机数字模型、位移模型、温度模型、压力模型、频率模型、开关量模型、电流模型、网络通讯输入输出模型等，计算出发动机和飞机的各个传感器的感测信号，并将这些感测信号通过信
14、号调理和采集装置220传送给电子控制器240以作为其进一步生成控制信号的依据。如本领域的技术人员容易理解的，这些实时仿真装置210所运行的这些各类仿真模型是本领域所公知的。另外，如本领域技术人员容易理解的，电子控制器240为民用航空发动机硬件在回路试验的试验对象。电子控制器240可以完成航空发动机燃油控制、健康管理、起动与点火功能。 0036具体地，信号调理和采集装置220可包括信号调理装置220a和信号采集装置220b。信号调理装置220可对从实时仿真装置210发往电子控制器240的感测信号进行适当的调理，例如信号放大等。信号调理装置220a可包括执行位移感测信号调理的位移信号调理装置223
15、，执行温度感测信号调理的温度信号调理装置224、执行压力感测信号调理的压力信号调理装置225和执行开关量输入信号调理的开关量输入信号调理装置227。 0037信号采集装置220b可对从电子控制器240发往实时仿真装置210的信号进行采集。信号采集装置220b可包括执行电流信号采集的电流信号采集装置228、和执行开关量输出信号采集的开关量输出信号采集装置229。 0038为了在测试中对实时仿真装置210与电子控制器240之间传递的信号中诸如测试用的各类故障，在信号调理和采集装置220与电子控制器240之间设有故障注入装置230用于执行故障注入功能。故障注入装置230可分别通过硬接线(例如，电缆)与电子控制器240和信号调理和采集装置220连接。 0039系统200还包括发动机操纵器件201、远程工作站202、人机交互与发动机运行及参数显示设备203、电源分配与控制装置204以及机载电源模拟装置205。 0040发动机操纵器件201可由仿真的油门台、发动机控制开关组成，模拟完成发动机的油门及状态控制功能。 0041远程工作站202可由工作站终端、显示器以及配套网线组成，并负责运行试验管理与控制软件。根据试验任务书和试验大纲的内容，试验管理软件可以完成发动机控制系统在DOORS平台中的需求，到硬件在回路试验需求的映射，建立试验的测试项例，并自动
