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Accexp航空發(fā)動機(jī)FADEC控制器開發(fā)測試平臺
2021-08-26
當(dāng)前航空發(fā)動機(jī)控制器的主流模式是采用全權(quán)電子控制器（Full Authority Digital Electronic Controller，F(xiàn)ADEC）。航空發(fā)動機(jī)上的所有控制律處理、余度管理和輸入輸出信號波形處理都由FADEC完成。設(shè)計(jì)開發(fā)出一款高性能航空發(fā)動機(jī)FADEC控制器是當(dāng)前我國航空業(yè)最迫切的需求。如何高效安全的測試FADEC控制器成為開發(fā)過程中一個亟待解決的技術(shù)難點(diǎn)：
• 測試過程的安全性。實(shí)際的航空發(fā)動機(jī)需要運(yùn)行在高溫、高壓、高負(fù)荷的苛刻環(huán)境下，在開發(fā)的初期，如果采用一個不成熟的控制器進(jìn)行臺架實(shí)物實(shí)驗(yàn)，必然會帶來各種安全風(fēng)險；
• 測試的完備性。臺架、實(shí)物測試對某些極限故障工況無法模擬；
• 測試開發(fā)時間、成本控制。每次臺架實(shí)物測試準(zhǔn)備時間長，測試的經(jīng)濟(jì)、人力成本很高，需提高測試效率，降低測試成本。
解決方案
航空發(fā)動機(jī)FADEC控制其開發(fā)測試平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：
航空發(fā)動機(jī)FADEC控制其開發(fā)測試平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：
航空發(fā)動機(jī)FADEC控制器開發(fā)測試平臺由多個系統(tǒng)組成。
• 上位機(jī)兼開發(fā)平臺系統(tǒng)，用于系統(tǒng)建模，仿真控制
• 實(shí)時仿真系統(tǒng)：HiGale實(shí)時仿真系統(tǒng)，用于運(yùn)行發(fā)動機(jī)模型，包括仿真各類傳感器、執(zhí)行器的I/O板卡，總線板卡等
• 信號調(diào)理系統(tǒng)：用于對輸入輸出信號進(jìn)行電平匹配，隔離，即完成信號的轉(zhuǎn)接和轉(zhuǎn)換，簡化整個平臺的電纜網(wǎng)設(shè)計(jì)
• 故障注入系統(tǒng)：模擬各類傳感器、執(zhí)行器、總線故障
• 接線連接系統(tǒng)：適應(yīng)信號的多樣性和復(fù)雜性，對信號進(jìn)行統(tǒng)一管理
• 電源模擬系統(tǒng)：用于飛機(jī)電源模擬及故障注入，PMA模擬及故障注入
• 展示系統(tǒng)：包括發(fā)動機(jī)二維和三維展示，飛機(jī)視景仿真等
• 測試綜合管理系統(tǒng)：統(tǒng)一管理個系統(tǒng)的測試執(zhí)行，及自動完成測試結(jié)果分析、報(bào)告生成
航空發(fā)動機(jī)FADEC控制器開發(fā)測試平臺是由一系列軟件工具和硬件設(shè)備組成的一體化實(shí)時仿真和測試平臺，為航空發(fā)動機(jī)FADEC控制器開發(fā)測試平臺提供了完整的工具鏈。該平臺具備對航空發(fā)動機(jī)FADEC控制系統(tǒng)的硬件閉環(huán)仿真測試，試驗(yàn)器上傳感器信號的采集、控制系統(tǒng)所需要關(guān)鍵傳感器信號的仿真、控制系統(tǒng)故障注入以及發(fā)動機(jī)數(shù)字建模環(huán)境等功能。
航空發(fā)動機(jī)FADEC控制器開發(fā)測試平臺是由一系列軟件工具和硬件設(shè)備組成的一體化實(shí)時仿真和測試平臺，為航空發(fā)動機(jī)FADEC控制器開發(fā)測試平臺提供了完整的工具鏈。該平臺具備對航空發(fā)動機(jī)FADEC控制系統(tǒng)的硬件閉環(huán)仿真測試，試驗(yàn)器上傳感器信號的采集、控制系統(tǒng)所需要關(guān)鍵傳感器信號的仿真、控制系統(tǒng)故障注入以及發(fā)動機(jī)數(shù)字建模環(huán)境等功能。
雖然采用該技術(shù)不能夠完全替代臺架試驗(yàn)，但卻可以大大減少和縮短臺架試驗(yàn)的次數(shù)和時間，并具備以下的優(yōu)勢：
• 避免由于控制系統(tǒng)開發(fā)初期軟硬件的缺陷而帶來的測試過程安全性問題；
• 實(shí)時仿真系統(tǒng)可以全面模擬各種在實(shí)際工作過程中不容易出現(xiàn)的故障和極限工況，對控制系統(tǒng)的測試更加的全面；
• 實(shí)時仿真系統(tǒng)的購買和測試使用費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于采用臺架實(shí)物測試的投資和耗費(fèi)，降低客戶在開發(fā)成本方面的風(fēng)險。
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