基于总线的微型涡轮发动机控制系统设计与验证

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1、中图分类号：V233.7论文编号：102870218-SZ018学科分类号：085206硕士学位论文基于总线的微型涡轮发动机控制系统设计与验证研究生姓名石小亮专业类别工程硕士专业领域动力工程指导教师徐建国南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二О一八年四月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringDesignandValidationofMicroTurbineEngineControlSystemBasedonBusATh

2、esisinPowerEngineeringbyShiXiaoliangAdvisedbyLecturer.XuJianguoSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringApril,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论

3、文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）南京航空航天大学硕士学位论文摘要2本文基于IC总线设计微型涡轮发动机分布式控制系统，从而优化系统拓扑结构，并提高系统的电磁兼容性能。该系统由三个控制器组成：主控制器实现总体调度，油泵控制器主要用于油泵控制，前罩控制器主要用于传感器信号采集。主控制器基于STM32F103VET6芯片设计，其通过RS-232C串行总线与监控计算机通信，22通过IC总线与两个子控制器进行通信。采用具有IC总线接口的BMP085芯片实现环境温度和气压测量，采用具有

4、SPI总线接口的FLASH芯片记录发动机运行数据。基于SUP75P03-07型MOS管设计点火器和起动电机驱动电路。2油泵控制器和前罩控制器均基于PIC16F690芯片设计。油泵控制器通过IC总线接收主控制器指令，输出PWM信号驱动油泵工作。对于前罩控制器，转速信号调理由信号放大电路和滞环整形电路实现，热电偶信号调理电路基于AD8495芯片设计，电磁阀驱动电路基于ULN2003A达林顿管设计。2主控制器软件基于uC/OS-III实时操作系统设计，其中IC通信、SPI通信、AD采集通过直接数据通道访问DMA方式实现，提高了数据传输效率，节省了CPU资源；USART通信、PW

5、M信号输出则通过任务调度实现。油泵控制器和前罩控制器软件基于前后台机制设计，采2用中断方式实现IC通信。最后，设计和制作了煤油点火器，提出了一种煤油点火起动控制方法。制作了控制器样件，对主控制器和油泵控制器进行了联合调试，初步验证了微型涡轮发动机分布式控制系统的可行性。2关键词：分布式控制，微型涡轮发动机，IC总线，STM32F103VET6，PIC16F690.I基于总线的微型涡轮发动机控制系统设计与验证ABSTRACT2Adistributedcontrolsystemformicro-turbineengine(MTE)basedonICbuswasdesigned

6、,whichhasoptimizedtopologystructureandbetterelectromagneticcompatibility.Thesystemiscomposedofthreeelectroniccontrolunits(ECU).ThemainECUisresponsibleforsystemmanagement.ThepumpECUisusedtocontrolthefuelpump.AndthefairingECUisprimarilyusedtomeasuretherotationalspeedandexhaustgastemperature

7、.ThemainECUwasdesignedwithSTM32F103VET6chip,whichcommunicateswiththesupervisorycontrolcomputerthroughRS-232Cbus,andcommunicateswiththeothertwoECUs2throughICbus.ThelocaltemperatureandatmospherepressurearemeasuredwithBMP085chip2whichhasICbusinterface.Theengineserviced