C919飞机纵向重心自动调控系统设计与实现

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1、硕士学位论文C919飞机纵向重心自动调控系统设计与实现DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFAUTOMATICADJUSTMENTANDCONTROLSYSTEMOFC919PLANE’SLONGITUDINALBARYCENTER贾磊哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP272学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文C919飞机纵向重心自动调控系统设计与实现硕士研究生：贾磊导师：彭喜元教授申请学位：工学硕士学科：仪器科学与技术所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2018年

2、6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP272U.D.C:621.3ThesisfortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFAUTOMATICADJUSTMENTANDCONTROLSYSTEMOFC919PLANE’SLONGITUDINALBARYCENTERCandidate：JiaLeiSupervisor：Prof.PengXiyuanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSp

3、eciality：InstrumentScienceandTechnologyAffiliation：SchoolofElectricEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要飞机重心位置严重影响飞机飞行的稳定性。在定型试飞过程中，对飞机重心进行飞行测试试验是至关重要的一个环节。通过人为对飞机重心的测试、调节与控制，从而获得飞机的重量、重心测试实验数据，进而验证飞机的飞行重心范围。为了

4、顺利完成该项试飞任务，本课题研制了一套高可靠性与实用性的飞机纵向重心自动调控系统。结合系统的技术指标要求与具体的功能需求，首先给出了硬件平台的总体设计方案，完成了包括用于存储与运输纯净水的水箱管路系统和实现对系统的状态监测与控制的中央控制系统的硬件平台研制，重点讨论集成了CompactRIO嵌入式控制器、驱动控制板板卡、电源模块与操控模块的控制机箱设计，然后论述了飞机的重心计算相关原理，给出了完善的飞机纵向重心计算方法。重心计算的主要数据来源于液位传感器与ARINC429模块获取的燃油数据，本文详细论述了数据滤波与多传感器容错设计

5、的液位数据校正方法，提高重心计算精度且能够规避单支传感器失效风险，然后给出了基于两次插值的不规则油箱燃油重心计算方法。系统采用软硬件协同的原则，完成包括运行在处理器中的实时监控软件和运行在FPGA的数据采集与控制软件，保证了重心测试与控制的实时性与准确性，提高了系统适航性与安全性。最后，结合项目进度，地面搭建完成重心自动调控系统，确定了关键功能模块与系统整体调试方案。完成了电源模块、核心板卡与ARINC429等关键功能模块的测试。系统调试之前，完成改进的PID闭环控制算法参数整定，应用整定完成的控制参数，对重心调节速率进行测试，在

6、正常与应急模式下均满足技术协议要求。最后完成了重心调节能力与重心调节精度的计算与分析。验证了重心自动调控系统能够满足设计要求的所有功能与技术指标要求。关键词：飞机纵向重心；自动调控系统；软硬件协同设计；重心计算方法-I-AbstractAbstractPlane'sbarycenterpositionseriouslyaffectsthestabilityoftheaircraft.Intheprocessofplanetypeflight,theaircraft'sbarycentertestisoneofthemostimpo

7、rtantlink.Throughartificialtest,adjustmentandcontrolofaircraftbarycenter,itcangaintestexperimentaldataofweightandbarycenterofaircraft,andthenverifytherangeofbarycenterofflight.Inordertocompletethetestflightsuccessfully,asetofhighreliabilityandpracticabilitysystemofaut

8、omaticcontrolandadjustmentofplane’slongitudinalbarycenterisdeveloped.Combinedwiththetechnicalspecificationsandfunctionalrequ