基于模型的虚拟温度传感器设计.pdf

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1、2014年第33卷第9期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)97DOI：10．13873／J．1000--9787(2014)09--0097-04基于模型的虚拟温度传感器设计张聪，樊丁，彭凯(西北工业大学动力与能源学院，陕西西安710072)摘要：针对航空发动机控制系统的半物理仿真过程中实时温度场难以模拟、接口电路的温度通道不能检验等问题，提出了一种基于模型的虚拟温度传感器设计思路。在Matlab／Simulink平台上建立传感器的变时间常数算法模型，使用RTw—EC的自动生成代码工具基于数字信号处理器(DSP)C20

2、00微控制器设计了虚拟温度传感器，进一步结合CCS集成开发环境(IDE)对所生成的温度传感器代码进行了处理器在环(PIL)验证。仿真结果表明：所构建的虚拟传感器能够高精度模拟真实温度传感器的特性，可以满足航空发动机控制系统半物理仿真试验的要求。关键词：基于模型；热电偶；温度传感器；变时间常数；数字信号处理器；自动代码生成；处理器在环中图分类号：TP391．9文献标识码：A文章编号：1000-9787(2014)09-0097-04Designofmodel-basedvirtualtemperaturesensorZHANGCong，FANDing，PENGKai(Scho

3、olofPowerandEnergy，NorthwesternPolytechniealUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：Concerningtheproblemsthatduringthesemi—physicalsimulationprocessofacre—enginecontrolsystem，real-timetemperaturefieldaredificulttosimulateandtemperaturechannelofinterfacecircuitcan’tbetested，amodel—baseddesign

4、ofvirtualtemperaturesensorisproposed．EstablishvariabletimeconstantalgorithmmodelofsensoronMatlab／Simulinkplatform，useautomaticcodegenerationtoolreal—timeworkshopembeddedcoder(RTw—EC)，designvirtualtemperaturesensorbasedonDSPC2000microcoutroller．Thencombinecodecomposerstudio(CCS)integratedde

5、velopmentenvironment(IDE)verifythegeneratedtemperaturesensorcodeprocessor—in—loop(PIL)．Simulationresultsshowthattheproposedvirtualsensorcansimulatecharacteristicsofrealtemperaturesensorwithhighprecision，andcanmeetrequirementsofsemi—physicalsimulationexperimentalofacre—enginecontrolsystem．K

6、eywords：model—based；thermocouple；temperaturesensor；variabletimeconstant；DSP；automaticcodegeneration；processor，in—loop(PIL)0引言以，仍以运行于计算机上的传感器数学模型模拟真实传感航空发动机控制系统研制过程中的一个重要环节是开器特性，这样数字电子控制器输入接口电路中的温度通道展半物理仿真试验一以所研制的部分实物和数学模型构在半物理实验中就不能得到有效检验。成半物理仿真系统，一方面有效地解决了全物理试验的高为解决以上问题，本文以热电偶为例阐述基于模型风险、高

7、成本的缺点；另一方面，又比纯数字仿真更接近工设计(model—baseddesign，MBD)虚拟传感器的方法。结合程实际，更具有工程检验价值，为航空发动机数控系统的研Matlab／Simulink与TI的CCS集成开发环境(IDE)和制提供了非常有力的工具。在半物理仿真试验中，被控对TMS320X2812微控制器，使得虚拟传感器的输入端接收航象航空发动机用运行于计算机上的数学模型来模拟，数字空发动机模型输出的温度参数，输出的电气特性又与真实电子控制器是真实的物理装置，传感器和执行机构可以根温度传感器一致，能够直接