基于DSP的航空发动机分布式控制TTCAN总线的节点设计

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1、第39卷第4期2013年8月航空发动机AeroengineVol_39No．4Aug．2013基于DSP的航空发动机分布式控制TTCAN总线的节点设计关越，潘慕绚(南京航空航天大学能源与动力学院，南京210016)摘要：在航空发动机分布式控制系统的研究过程中，为保证系统的可靠性，对通讯总线的实时性和确定性提出了更高的要求。在现有航空发动机分布式控制系统CAN总线的研究成果基础上，提出将时间触发TTCAN总线应用于发动机分布式控制通讯总线的设想。针对航空发动机分布式控制系统平台讨论了TTCAN总线可行的通讯方案，给出TTCAN网络节点详细软件和硬件设计，并建立了通信试验平

2、台。试验结果表明：TTCAN总线对于航空发动机分布式控制系统而言具有良好应用前景。关键词：航空发动机；分布式控制；TTCAN总线：发动机数字控制：数字总线控制器硬件：数字总线控制器软件关越(1989)，男，在读硕士研究生，研究方向为航空发动机分布式控制。DesignofTTCANNodeforAeroengineDistributedControlSystem基金资助：航空基金(2011ZB52021)、BasedonDSP中央高校基本科研业务费青年科技创新基GU_,MqYue，PANMu-xuan金(NZ2012112)、江苏高校优势学科建设(C011egeofEne

3、rgyandPoWerEngineering，工程资助NanjillgUniversityofAeronauficsandAsfronaudcs，Nanjing200016，China)收稿日期：2012-09—16Abstract：Thereal-timeanddeterministicbehaviorbecomeanimportantrequestforcommunicationbustoguaranteethereliabilityofthesysteminthedevelopmentofaeroengineDistributedControlSystem(DCS

4、)．TheTime-TriggeredCAN(TrCAN)protocolusedinDCSdatacommunicationbuswasproposed．DetailsofsoftwareandhardwaredesignofTYCANnodesandTYCANsystemmatrixdesignforaeroengineDCSwerediscussed．Thehardwareprototypeofaeroenginecommunicationbusfortestingwasestablished．TheexperimentresultshowsthatTrCANpr

5、otocolcanbeagoodforegroundforfutureaeroengineDCScommunicationbus．Keywords：aeroengine；DistributedControlSystem；Time-TriggeredCANprotocol；enginedigitalcontrol；digitalbuscontrollerhardware；di6talbuscontroHersoftware符号表点火器火焰探测器风扇转速高压压气机转速压力温度燃油流量尾喷管面积风扇进气可调导流叶片高压压气机进气可调导流叶片风扇进口截面高压压气机进口截面高压压

6、气机出口截面低压涡轮进口截面加力燃烧室进口加力燃烧室执行机构反馈传感器信号标；∞啦下●2356舡m蜘m肌肌Pr阢钆62航空发动机第39卷O引言近30年来，航空发动机控制系统已经从最初的机械液压系统逐步发展为今天的全权限数字电子控制器(FADEC)，形成集中式控制结构。但随着对航空发动机数字控制器性能以及减轻控制系统质量需求的提高，分布式控制系统成为近年来国内外的研究热点旧I。在分布式控制中，各控制器之间的通讯总线的设计将关系到发动机质量、成本以及系统的适应性【41。在航空发动机控制系统通讯协议中，除了现在已经得到广泛应用的总线，如MIL—STD一1553和ARINC等，

7、CAN总线也被认为具有很好的应用前景[51。CAN总线以其自身优点在各个工业领域控制中已得到广泛应用。自20世纪90年代起，诸多国内外的研究人员就开始考虑将CAN总线应用于航空发动机中，并取得了良好的成果f6l。然而，由于CAN网络本质上是1种事件触发协议，不满足严格实时控制需求，当控制总线上报文传输增多总线负载变大，报文延迟时间就会随之增大。为保证总线上报文传输的确定性并且提升总线的利用率，Ftihrer和Hartwich等学者在CAN总线原有的物理层和数据链路层之上引入1个新的会话层协议以支持时间触发调度，并且制定了时间触发CAN网络