基于FPGA的导流叶片角度数字化测量系统.pdf

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1、118传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2015年第34卷第l0期DOI：10．13873／J．1000-'9787(2015)10--0118-03基于FPGA的导流叶片角度数字化测量系统潘培，杨纪明，周章文(空军工程大学航空航天工程学院。陕西西安710038)摘要：导流叶片角度的数字化测量是设计发动机数字式控制器的重要环节。介绍了自整角机的工作原理，以现场可编程门阵列(FPGA)芯片为控制核心，结合电压／频率转换(VFC)和等精度测频法，对测量系统进行了硬件和软件

2、设计，最后进行了实验验证。通过在实验室和现场测试证明：该测量方法正确，测量系统可靠，其测量角度相对误差不超过0．2％。关键词：发动机控制器；导流叶片角度；自整角机；等精度测频中图分类号：TP216．1文献标识码：A文章编号：1000--9787(2015)1O--0118-03⋯Digit·i-zat·i-onmeaSUrementsyst·em0tngui‘d1eVaneanglebased0nFPGAPANJin，YANGJi—ming，ZHOUZhang-wen(SchoolofAeronauticsandAstro

3、nauticsEngineering，AirForceEngineeringUniversity，Xi’an710038，China)Abstract：Digitizationmeasurementofguidevaneangleisanimportantlinkwhenenginedigitalcontrollerisdesigned．Workingprincipleofautomaticadjust-angletransformerisintroduced．andincombinationtllV／Fconversio

4、n(VFC)andequalprecisionfrequencymeasurementmethod，hardwareandsoftwareofthemeasuringsystemaredesigned，usingFPGAchipascontrolcore，experimentalverificationiscarriedout．Experimentalresultinlabandairplaneshowthatmeasuringmethodiscorrectandtheanglemeasurementsystemisrel

5、iableandrelativeerrorofanglemeasurementislessthan0．2％．Keywords：enginecontroller；guidevaneangle；automaticadjust—angletransformer；equalprecisionfrequencymeasurement0引言针对某型航空发动机控制系统参数数字化测量的要发动机可调导流叶片角度是航空发动机控制系统的重求，本文使用自整角机作为角度测量装置，并利用现场可编要参数，测量方法和系统的设计对控制系统的数字化和其程门阵

6、列(FPGA)技术和等精度测频的方法进行数据测他参数测量的移植性有着很大的影响．2j。由于自整角机量，以提高测量精度和方便其他数据端口的扩展，加快发动能在较为苛刻的环境条件下工作，而且具有很高的准确度，机控制器的更新换代。所以，在军事角度测量中得到了广泛应用，如火炮、雷达以1系统原理与总体设计及发动机等角度测量及控制系统中]。对自整角机进行航空发动机可调叶片角度测量系统设计框图如图1所信号采集的方法主要有格雷码法和A／D变换的采集法。示。系统由自整角机、信号采集与处理电路、FPGA处理前者跟踪速度快、成本低，但是精度较差；

7、后者是目前研究器、主控制器和显示及监控窗口组成。自整角机主要是将的热点，本文采用两相法进行测量。发动机可调叶片的角度信号转变为电压信号；信号处理电现有的利用自整角机测量角度的系统多数使用单片机路主要进行信号的交流／直流转换和电频率转换。此技术、数字信号处理器(DSP)或者是模拟式转换电路，外，利用FPGA芯片作为主处理器，可以方便对其他发动机这些测量方法或者装置功能单一，不适合对航空发动机控信号的扩展，并且测量速度快，采用其内部自带的UART模制系统其它参数数字化测量的扩展，从而造成控制器单元块可以有效与发动机主控制器进行

8、数据交换，同时，经FP—的冗余、功耗增高和硬件电路的复杂化。GA处理过的数据可以在数码管上显示或者传输给上位机收稿日期：2015-07-27第10期潘瑁，等：基于FPGA的导流叶片角度数字化测量系统119进行系统测试与监控。号后输入到FPGA控制芯片中。其中，交流／直流转换电路l发叶动片机可调lI自档和