小型涡扇发动机分布式控制系统总线触发机制研究

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1、第40卷第6期2014年12月航空发动机AeroengineV01．40No．6Dee．2014小型涡扇发动机分布式控制系统总线触发机制研究田飞龙，郭迎清，谢振伟(西北工业大学动力与能源学院，西安710072)摘要：为分析比较2种总线触发机制(时间触发和事件触发)对航空发动机实时控制的影响，以某小型涡扇发动机为对象，采用智能节点型分布式结构，构建了其分布式控制系统数字仿真平台；利用TrueTime／Matlab工具箱展开网络实时仿真研究，系统各节点通过CAN总线进行数据通信。以此仿真平台为基础，对2种触发机制下发动机的转速响应以及对应的时延统计结果表明：在事件触发机制下

2、发动机转速超调量比时间触发机制下的大2．32％；在不同网络负载下，在事件触发机制下的时延大小和尖峰数均大于在时间触发机制下的。最终认为时间触发机制更适合于航空发动机分布式控制系统。关键词：智能节点型分布武控制；小型涡扇发动机；TrueTime工具箱；触发机制；总线通信中图分类号：V233．7文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnki．aeroengine．2014．06．005ResearchofBusCommunicationTriggerMechanismsinDistributedEngineControlSystemforSmallTurbofanEn

3、gineTIANFei—long，GUOYing—qing，XIEZhen—wei(SchoolofPowerandEnergy,NorthwesternPolytechnicalUMversiw,Xi’an71007zChina)Abstract：Eventtriggerandtimetriggermechanismswerestudiedindistributedcontrolapplications．Thedigitalsimulationplatformwasbuiltforasmallturbofanenginebasedonthesmartsystemarc

4、hitecture．TrueTime／Matlabtoolboxwasusedtoconductthenetworkreal—timesimulation．CANbuswasselectasthecommunicationmediumforthesmartnodes．Theenginerotorspeedresponseandthedelaystatisticsofthetwodifferenttriggeredsystemwerecomparedonthebasisofthesimulationplatform．Itshowsthattheovershootofthe

5、enginerotorspeedintimetriggeredsystemislargerthanthatintheeventtriggeredsystem．Inaddition，thedelayanditspeaknumberinthetimetriggeredsystemarelargerthanthoseintheeventtriggeredsystemunderdifferentnetworkload．Finally，itisconcludedthattimetriggermechanismismoreapplicablefordistributedengine

6、controlsystem．Keywords：smartdistributedcontrolsystem；smallturbofanengine；TrneTimetoolbox；triggermechanism；buscommunicationO引言当前的航空发动机控制系统普遍采用全权限数字电子控制器(FADEC)，这是1种“点对点”的集中式控制系统。传统的控制系统面临着越来越突出的减重、提高发动机性能、降低成本等问题，采用总线通信的分布式结构将会是下一代控制系统的发展趋势，美国已专门成立DECWG(发动机分布式控制工作组)联合各行业推进这项技术的研究旧。分布式控制不同

7、于传统的控制系统，采用总线通信必然会引入一些新的问题，如多节点数据竞争产生的网络诱导延迟、掉包等问题。不同的总线触发机制下的延时情况不同，对系统的实时性、可靠性等造成的影响也不同。现有的总线触发机制有2种：事件触发机制和时间触发机制。文献【3]通过比较几种不同的总线，认为时间触发机制适用于对安全性要求较高的收稿日期：2013—09—03基金项目：先进航空发动机技术研究计划、高超声速发动机重点实验项目资助作者简介：田飞龙(1989)，男，在渎硕士研究生，研究方向为航空发动机控制和分布式控制；E—mail：tianfeilongO@163．c