航空发动机控制系统仿真接口适配器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及航空发动机控制系统仿真领域，尤其涉及一种航空发动机控制系统仿真接口适配器。
【背景技术】
[0002]随着航空发动机控制技术的进步，控制变量不断增加且控制功能要求不断提高，这使得航空发动机控制系统的研制难度和周期增加。为了降低成本、缩短周期，在航空发动机控制系统的研制流程中，硬件在回路(HIL)仿真和半物理仿真成为开展控制系统设计和验证的非常重要且高效的途径。开展HIL仿真的重要环节是航空发动机控制系统仿真接口适配器，而开展半物理仿真试验要在此基础上增加燃油系统和动力系统等物理仿真接口设备。
[0003]航空发动机控制系统仿真接口设配器的用途包括:
[0004]1.在发动机研制初期用于验证发动机总体调节计划和航空发动机控制系统的总体设计方案；
[0005]2.在开发阶段模拟控制系统的正常和故障信号接口，全面验证和评估航空发动机控制系统的控制逻辑、控制算法、EEC的BIT和容错能力；
[0006]3.作为航空发动机控制系统升级、维护过程中的一个辅助设备，提高升级、维护效率。总之，航空发动机控制系统仿真接口适配器是航空发动机控制系统设计体系中不可或缺的一个关键设备，是航空发动机控制系统研制进程的助推器，可极大地提高开发效率，降低研制成本和维护费用。
[0007]目前，美英等技术先进国家在航空发动机控制系统设计过程中均采用了功能先进的仿真接口设备，例如GE公司在20年前就已采用这样的设备开发其航空发动机控制系统。经过多年技术升级和经验积累，相关技术已经比较成熟，最具代表性的是美国ADI公司、德国dSPACE公司、英国ADS2和加拿大的RT-LAB的实时仿真平台。德国dSPACE公司的实时仿真系统Simulator在航空航天领域的复杂嵌入式系统开发中已经得到广泛应用。dSPACE兼容MATLAB/SMULINK，可以直接生成代码下载到实时仿真平台上，其硬件平台提供各类信号的仿真硬件板卡和相应的实时接口软件。此外，dSPACE仿真器还可以配置故障注入板卡用于传感器和执行机构及其线路的故障模拟。美国ADI公司一直着眼于为汽车、核电站、航空航天、国防军工等领域的用户提供复杂控制系统的实时(半物理)仿真产品，其AD10、AD100仿真系统在二十世纪八十年代到九十年代就享誉实时仿真领域，并引领了后来AD RTS系统、RTX系统的发展。ADI提供全新的仿真平台和友好的仿真环境，用于进行快速原理样机、各种嵌入系统的设计和仿真试验以及大型系统的地面集成测试与仿真。ADI的RTX和RTS系列仿真平台具有一系列独特的功能特点:具有故障注入功能的中断板、具有自检及自校能力并可快速重构的接口面板。
[0008]虽然国内有关厂所先后以极其昂贵的价格引进了德国dSPACE和美国ADI等公司的实时仿真平台，但这些产品的内部实现机制不开放，部分信号的接口模拟逼真度不理想，难以直接使用，效果不佳。因此，急需研制一种多功能、高性能、可扩展、易集成的具有开放式、模块化体系架构的航空发动机控制系统仿真接口适配器。
【实用新型内容】
[0009]本实用新型所要解决的技术问题是针对【背景技术】中所涉及的缺陷，提供一种航空发动机控制系统仿真接口适配器，解决了现有设备因接口不透明、功能不完善和扩展受限而导致的使用困难问题，极大地提高了仿真试验效率。
[0010]本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案:
[0011]航空发动机控制系统仿真接口适配器，包含接口配置管理与信号监控模块、信号转接模块、信号配线模块、故障注入模块、信号调理模块和接口控制模块；
[0012]所述接口配置管理与信号监控模块分别和信号转接模块、信号配线模块、故障注入模块、信号调理模块、接口控制模块相连；所述信号转接模块、信号配线模块、故障注入模块、信号调理模块、接口控制模块依次相连；所述信号转接模块与航空发动机控制系统的控制器相连；所述接口控制模块和外部的实时硬件平台相连；
[0013]所述接口配置管理与信号监控模块用于控制信号输入/输出、信号标定、通信、故障注入和实验数据记录管理；
[0014]所述信号转接模块用于集中提供航空发动机控制系统控制器输入输出信号的分类接口 ；
[0015]所述信号配线模块用于提供航空发动机控制系统控制器输入输出信号的配线面板，以手动接通、断开、搭接信号通路；
[0016]所述故障注入模块用于模拟并注入传感器和执行机构信号接口的短路、断路、搭接硬线故障；
[0017]所述信号调理模块用于将从故障注入模块输出的电流、脉宽和开关信号调理成接口控制模块可以采集的标准电压、脉冲和电平信号，同时将接口控制模块输出的标准电压、频率信号转化成航空发动机控制系统控制器对应的传感器模拟信号；
[0018]所述接口控制模块用于采集信号调理模块进入的标准电压、脉冲、电平信号输出至外部实时硬件平台，同时将外部实时硬件平台反馈的信号转换成输出标准电压、频率信号传递给信号调理模块。
[0019]作为本实用新型航空发动机控制系统仿真接口适配器进一步的优化方案，所述接口控制模块采用板卡，且该板卡基于PCI总线、PXI总线或VXI总线中的一种。
[0020]作为本实用新型航空发动机控制系统仿真接口适配器进一步的优化方案，所述接口控制模块采用基于SPI总线的CR1模块架构。
[0021]作为本实用新型航空发动机控制系统仿真接口适配器进一步的优化方案，所述接口控制模块采用独立的嵌入式系统模块。
[0022]作为本实用新型航空发动机控制系统仿真接口适配器进一步的优化方案，所述航空发动机控制系统的控制器为发动机电子控制器。
[0023]作为本实用新型航空发动机控制系统仿真接口适配器进一步的优化方案，所述航空发动机控制系统的控制器为快速原型控制器。
[0024]本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:
[0025]1.本实用新型采用一种开放式、模块化的仿真接口设备总体架构，将接口控制、信号调理、故障注入、信号配线和信号转接模块相互分离，而且每个单元也采取群组化、模块化组织结构。这种架构既适用于控制器的HIL仿真试验，也适用于控制系统的半物理仿真试验，只需在配线单元的面板上通过短路块选择“HIL/半物理”进行简单配置即可，极大地提高了系统的灵活性；由于接口控制模块与信号调理模块的相互分离，接口控制模块允许采用基于PCI总线、PXI总线、VXI总线的板卡或者是基于SPI总线的CR1模块架构，甚至可以采用独立的嵌入式系统模块，开放性极好，便于升级。而信号调理、故障注入、信号配线和信号转接模块的相互分离，又使仿真接口的扩展配置更加灵活，使用维护也更加方便；
[0026]2.本实用新型包含接口模拟功能，并在实时硬件平台嵌入传感器和执行机构模型，实现发动机控制系统中转速信号、温度信号和压力信号以及电液伺服阀执行机构的高精度模拟；
[0027]3.本实用新型模拟器的程序采用多线程并行架构，发动机模型嵌入实时平台，实时性达到ms级，小回路的模型运行于快速平台，也可以直接运行于FPGA平台，达到微秒级实时精度，从而保证了系统的实时性。
【附图说明】
[0028]图1是本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明:
[0030]如图1所示，本实用新型公开了一种航空发动机控制系统仿真接口适配器，包含接口配置管理与信号监控模块、信号转接模块、信号配线模块、故障注入模块、信号调理模块和接口控制模块；
[0031]所述接口配置管理与信号监控模块分别和信号转接模块、信号配线模块、故障注入模块、信号调理模块、接口控制模块相连；所述信号转接模块、信号配线模块、故障注入模块、信号调理模块、接口控制模块依次相连；所述信号转接模块与航空发动机控制系统的控制器相连；所述接口控制模块和外部的实时硬件平台相连；
[0032]所述接口配置管理与信号监控模块用于控制信号输入/输出、信号标定、通信、故障注入和实验数据记录管理；
[0033]所述信号转接模块用于集中提供航空发动机控制系统控制器输入输出信号的分类接口 ；
[0034]所述信号配线模块用于提供航空发动机控制系统控制器输入输出信号的配线面板，以手动接通、断开、搭接信号通路；
[0035]所述故障注入模块用于模拟并注入传感器和执行机构信号接