一种用于航空发动机半物理仿真的电机传动系统的制作方法_2

文档序号:10210931阅读:来源:国知局
个被检测装置,例如,电机与被检测装置为一一对应设置,驱动被检测装置同步运行。
[0025]仿真装置OI通过电线、网线或总线等方式与现场通讯模块03、04连接。例如,仿真装置01通过分布式总线与现场通讯模块03、04连接,分布式总线也称为分布式同步总线,可以为以太网总线或CAN总线等。
[0026]现场通讯模块03、04与电机控制器05、06电连接,电连接是指可以通过电线或总线等方式连接。现场通讯模块与电机控制器的设置可以为一个现场通讯模块对应一个电机控制器、或一个现场通讯模块连接多个电机控制器等。
[0027]仿真装置01通过现场通讯模块03、04向电机控制器05、06发送控制指令,控制电机07、08运行。控制指令包括:速度、启动、停止等指令,电机控制器05、06控制电机07、08的运行速度、启动、停止等,使电机07、08能够同步运行。电机可以为步进电机、交流伺服电机、直流伺服电机等。
[0028]监控装置02通过分布式总线或其它的连接方式与现场通讯模块03、04连接。监控装置02可以对电机控制器05、06的参数进行配置,包括:输出最大电压、最大电流等。现场通讯模块03、04将系统中的电机控制器、电机、被检测装置等的现场运行参数信息通过分布式总线发送到监控装置02,包括:转速、温度、流量等等,监控装置02显示现场运行参数信息。
[0029]上述实施例提供的用于航空发动机半物理仿真的电机传动系统,采用分布式同步总线技术实现电机的同步驱动,使电机驱动不同的被测对象负载保持同步运行,并能完成状态监控功能。
[0030]如图2所示,仿真监控子系统包括:监控PC1、仿真PC2、转矩转速编码器7.1-7.2等。通讯子系统包括:现场通讯模块ET01 3.1-ET10 3.10。电机子系统包括:电机控制器4.1-4.4、电机5.1-5.4、联轴器6.1-6.2、电机速度传感器8.1-8.2等。电机控制器与电机为对应设置,电机为直流伺服电机或交流伺服电机。电机包括:高速伺服电机1#、小惯量高度驱动电机2#等,电机控制器包括:高速伺服电机控制器4.4、伺服电机控制器4.3、高速电机速度控制器4.2、高速电机变频调速控制器4.1等,为描述上清楚、方便,在下文中都使用电机、电机控制器进行说明。
[0031]测试辅助系统包括:燃油减压散热及控制辅助装置9、冷却水温度控制装置10、可调交流电子负载装置11、隔离变压器开关及其控制装置17、滤波及保护电路18、380V工频交流电源19等。被检测装置包括:燃油栗12、EEC (Engine Electric Controller,全权限数字电子控制)发电机13、高速轴转速音轮14.1 (音轮1)、低速轴转速音轮14.2 (音轮2)、高速轴转速传感器15.1、低速轴转速传感器15.2、燃油控制测量及伺服作动装置16等。
[0032]当系统不运行时,监控PC1可以对电机控制器4.1-4.4的参数进行设置。当系统运行时,电机控制器4.1-4.4接收来自仿真PC2的高、低压转速信号作为控制输入目标值,通过闭环控制使被检测装置中的燃油栗12、EEC发电机13、高低压测速音轮15.1-15.2等运转在期望的转速状态下进行同步工作,并通过现场通讯模块ET01 3.1-ET10 3.10完成系统运行中的状态监控。
[0033]仿真PC2中实时运行发动机模型,发动机模型运行产生高、低压转子轴(&、N2)转速实时信号,仿真PC2通过EtherCat高速通讯板卡,将信号转换为可以在分布式同步总线上面传输的数字信号,同步地将此数字信号发送至ET01 3.1-ET10 3.10,完成被测装置的同步驱动。
[0034]在一个实施例中,滤波及保护模块18分别与交流电源19和隔离变压器开关及控制模块17电连接。电机控制器与隔离变压器开关及控制模块17电连接,电机控制器接收隔离变压器开关及控制模块17提供的交流电流,电机控制器根据接收的控制信号,控制电机的运行速度、开启、停止等。
[0035]被检测装置包括:燃油栗12和EEC发电机13,燃油栗12与EEC发电机13的主轴分别通过联轴器与对应的电机的输出轴连接。在燃油栗12和EEC发电机13的主轴上都设置转矩转速编码器,转矩转速编码器与现场通讯模块电连接,将转速信号发送到现场通讯模块,现场通讯模块将转速信息发送到监控装置。
[0036]仿真PC2产生N2转速实时信号,ET04 3.4从总线中将队的数字信号提取后解码并进行实时的数-模AD转换。电机控制器4.1接收ET04 3.4发送的队转速信号,将N 2转速信号和电机转速传感器8.1反馈的速度模拟量信号进行模-数转换,并根据此两者的偏差通过控制算法完成控制量的计算,生成控制量信号,根据此控制量信号驱动自身的功率放大整流单元,将隔离变压器开关及其控制装置17输出的50赫兹交流工频交流电进行放大、逆变处理,生成变频交流电,此变频交流电流驱动电机5.1,使其转速调节至目标N2转速。
[0037]燃油栗12通过油路与燃油控制测量及伺服作动装置16连接,设置在燃油控制测量及伺服作动装置16中的第一测量模块与现场通讯模块电连接,第一测量模块包括多种传感器。燃油减压散热及控制辅助装置9通过油路分别与燃油栗12、燃油控制测量及伺服作动装置16连接,设置在燃油减压散热及控制辅助装置9中的第二测量模块与现场通讯模块电连接,第二测量模块包括多种传感器。第一、第二测量模块采集信息,包括:油压、油温、流量等,并将信息发送到现场通讯单元,由现场通讯单元发送到监控装置进行显示。
[0038]在一个实施例中,电机5.1输出轴通过联轴器6.1与燃油栗12的输入轴完成刚性连接。燃油栗12完成在其在各种转速下的燃油增压功能,燃油栗12入口燃油来自燃油减压散热及控制辅助装置9中的油箱,燃油栗12出口输出的增压后燃油提供给燃油控制测量和伺服作动装置16,燃油控制测量和伺服作动装置16中的燃油计量部件(机载被测)、作动部件(机载被测)、燃油测量部件(机载被测)等在EEC(机载被测)驱动下完成相应的燃油计量、燃油关断、作动部件驱动、燃油测量和位置反馈等机载控制系统功能。
[0039]燃油控制测量和伺服作动装置16输出的计量后的燃油通过油管路输入进入燃油减压散热及控制辅助装置9,由燃油减压散热及控制辅助装置9中的减压、换热、能量回收及控制装置将来自燃油控制测量和伺服作动装置16的高压计量后燃油的压力调节为常压(大气压)功能,并由返回至燃油减压散热及控制辅助装置9中的储油罐,供燃油栗12循环使用,燃油栗12中的各种装置由相关传感器通过ETlO 3.10采集后,通过AD转换为数字信号后通过分布式同步总线反馈至监控PCl中的同步总线高速通讯卡,由其解码后在监控PCl中显示。
[0040]在一个实施例中,电机控制器4.2接收ET03 3.3发送的低压转子轴N1转速模拟信号量,将N1转速模拟信号量和电机速度传感器8.2反馈的速度模拟量信号进行模-数(DA)转换,根据此两者的偏差并通过控制算法完成控制量的计算,生成控制量信号,根据此控制量信号驱动自身的功率放大整流单元,将隔离变压器开关及其控制装置17输出的50赫兹交流工频交流电进行放大、逆变处理,生成变频交流电,此变频交流电流驱动电机5.2的转速调节至目标N1转速。
[0041]可调交流电子负载装置11分别与EEC发电机13、现场通讯模块电连接,可调交流电子负载装置11接收从EEC发电机13输出的变频交流电,并将变频交流电的参数信息发送给现场通讯模块,包括:电压、电流、频率等信息,由现场通讯模块将参数信息发送到监控装置显示。
[0042]在一个实施例中,电机5.2的输出轴通过联轴器6.2与EEC发电机13的输入轴刚性连接。EEC发电机13完成在各种N1信号转速下的三相变频交流电的输出功能,并将输出的三相交流电输出至可调交流电子负载装置11。可调交流电子负载装置11接收变频交流电后完成输出电负荷的回收和数据采集功能,将EEC发电机13输入的交流电信号各种参数通过DA转换为模拟量后发送给ET07 3.7,ET07 3.7将其输入的模拟量信号通过分布式同步总线反
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