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1、第36卷第5期2010年10月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPULSIONV01.36.№.5Oct.2010基于DSP/BIOS实现发动机实时在线状态监测施先旺(西安航天动力研究所,陕西西安710100)摘要:介绍了发动机工作过程中状态实时在线监测软件设计的难点、软件体系结构、任务设计及主要模块的功能,提出基于DSP/BIOS嵌入式实时操作系统的技术实现途径。相关技术已通过充分的测试和验证,在实际应用中运行稳定、可靠。关键词:发动机;状态监测;数据采集;ADC;DSP/BIOS中图分类g-:V434文献标识码:A文章编号:(2010)05—0054—05Real--t
2、imeon--linestatemonitoringofanenginebasedonDSP/B10SDaseonSHIXian-wang(Xi’allAerospacePropulsionInstitute,Xi’all710100,China)Abstract:Theembeddedreal··timemonitoringintheworkingprocessofanengineisakeytech·nology.Thereal—timeon—linesmtemonitoringdifficultiesencounteredinsoftwaredesign,softwarearc
3、hitecture,taskdesignandfunctionsofkeymodulesarein仃oduced.Anapproachbasedonembed-dedreal-timeoperationsystemanditsimplementation谢thDSWBIOSarepresented.Therelevantso-lutionshavebeenverifiedandprovedthoroughly.Tlleyhaveplayedakeyroleinpracticalapplica-tions.Keywords:engine;statemonitoring;dataacqu
4、isition;ADC;DSP/BIOS0引言在某型发动机控制监测系统中,需要在发动机工作过程中实时采集并传送发动机状态参数,为实时控制和远程遥测系统提供数据。利用DSP/BIOS嵌入式实时操作系统的多任务机制,在多种实时处理过程并存的条件下,完成了数据的长时间、快速定时采集、滤波、计算、判断、通讯等,实现了对发动机工作状态的可靠、实时在线监测。1应用背景与需求分析在某型发动机工作过程中,其控制监测系统执行任务控制计算机发出的指令,完成发动机增压、点火、关机、应急处置及燃料排放等操作。为确定发动机任意时刻状态,特别是指令执行过收稿日期:2010--05—10;修回日期:2010-06
5、-24基金项目:国家航天技术支撑项目作者简介:施先旺(1968一),男,高级工程师,研究领域为火箭发动机检测与控制、嵌入式系统等第36卷第5期施先旺:基于DSP/BIOS实现发动机实时在线状态监测55程中的状态、工作过程中燃料剩余量等,需要测量高压气源及燃料贮箱压力、燃料泵入口及出口压力、燃烧室压力、燃料贮箱及泵温度,实时计算燃料剩余量;同时,为确认控制监测系统状态,需要测量电源电压、处理机板ADC芯片温度及基准电压。上述参数共包括压力12个、温度4个、电源电压4个、其它参数4个。图l为某发动机控制监测系统数据采集硬件框图。口1扩展存储暑接雪图1数据采集硬件框图Fig.1Diagra
6、mofdataacquisitionassembly由图l知,待开发的软件需完成以下功能:1)同时管理两个ADC,其中一个内嵌于处理器芯片,另一个为独立的SPI接口ADC芯片,经过接口转换后,连接到处理器扩展存储器接口(XINTF);2)实现数据采集,包括采样通道配置、采样参数设定、采集过程启动与停止、采样码数据缓存及读取等;3)根据被测参数特点,执行数字滤波、传感器读数计算等运算;4)据发动机特性和工作状态,计算燃料耗量;5)实时健康监控,即根据设定的燃料耗尽关机限,检测燃料剩余量,自动启动耗尽关机程序;6)将采样数据分时、分批组装为各种遥测遥控数据包;71向任务控制计算机及遥测计
7、算机实时发送遥测遥控数据包。2软件概要设计根据以上需求,确定了软件的体系结构,定义了数据结构、接口及数据采集处理过程。2.1软件体系结构实时在线状态监测过程包括数据采集硬件的操作、数据处理两个主要流程,因此采用了分层系统、管道过滤器结合事件驱动的体系结构形式。从模块组成角度,软件包括硬件层、中间层、软件层和功能层,其中硬件层即两个ADC部件的软件接口;中间层即ADC部件设备驱动软件,为上层软件模块提供操作ADC的方法;软件层为任务和数据管理层;功能层完成数
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