一種基于c8051f單片機(jī)的小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)(doc12)-經(jīng)營(yíng)管理-資料下載頁(yè)
【導(dǎo)讀】實(shí)現(xiàn)方法和軟硬件構(gòu)成等。關(guān)鍵詞MCU，軟件實(shí)現(xiàn)，中斷控制。該小型渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕和推重比大等特點(diǎn)?？蓱?yīng)用于軍用和民用領(lǐng)域，例如靶機(jī)和用來(lái)偵察、攻擊、護(hù)林的小型無(wú)人機(jī)等。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣將直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)及飛機(jī)的性能。航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系。速）按預(yù)定的規(guī)律變化，使發(fā)動(dòng)機(jī)安全、可靠、穩(wěn)定的工作，并獲得最佳性能。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)傳統(tǒng)上一直由液壓機(jī)械式和氣動(dòng)機(jī)械式調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)。的擴(kuò)充，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)一體化控制的水平要求不斷提高。不論是三維凸輪計(jì)算元件。來(lái)重量、體積、成本的增加并且是難于實(shí)現(xiàn)的。傳統(tǒng)式控制系統(tǒng)的發(fā)展受到限制。高可靠性和改進(jìn)維修性等優(yōu)點(diǎn)。控方式和數(shù)字指令方式。該控制系統(tǒng)的研制可為我國(guó)無(wú)人飛行器的技術(shù)提升和探索自己特色。系統(tǒng)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管氣體溫度EGT（ExhaustGas. 發(fā)動(dòng)機(jī)故障檢測(cè)和診斷系統(tǒng)。尾噴管溫度最高可達(dá)1000℃，是發(fā)動(dòng)機(jī)安全、可靠工作的重要指標(biāo)。
【正文】 置 設(shè)置 各 中 斷進(jìn) 入 閉 環(huán) 控 制通 過(guò) 按 鍵 可 進(jìn) 行 外部 器 件 測(cè) 試 圖 8 T0中斷程序流程圖 轉(zhuǎn) 速 ( 推 力 )轉(zhuǎn) 速 指 令 K tT t S + 1+ 1 + S1 + 0 . 0 0 3 9 S 圖 9 PID控制系統(tǒng)框圖 4． 3 PID 控制算法 控制算法在 T0中斷程序中完成 ,程序流程見(jiàn)圖 8。按照比例（ P）、積分 (I)和微分 (D)進(jìn)行控制的 PID 控制器是應(yīng)用最為廣泛的一種自動(dòng)控制器。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中， PID 控制與計(jì)算機(jī)的邏輯判斷和運(yùn)算功能結(jié)合起來(lái)，使 PID 控制更加靈活，并能滿(mǎn)足 各種要求。在算法中將積分項(xiàng)改進(jìn)，采用積分分離式 PID 算法，以使控制性能更加完善。對(duì)應(yīng)的連續(xù)域 PID控制系統(tǒng)框圖見(jiàn)圖 9 所示，采樣周期為 20ms。 5 系統(tǒng)仿真 5． 1 數(shù)學(xué)仿真 中國(guó)最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者 所有 ) 第 9 頁(yè) 共 11 頁(yè) 數(shù)學(xué)仿真結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖 10，所取控制對(duì)象為時(shí)間常數(shù)為 470ms 的一階環(huán)節(jié)。采樣 周期 20ms 時(shí)， Kp = 1, Ki = , Kd = 時(shí) ,得到如圖 11 所示的動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線。 圖 10 數(shù)學(xué)仿真結(jié)構(gòu)框圖 圖 11 數(shù)學(xué)仿真動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線 5． 2 半實(shí)物仿真 半實(shí)物仿真硬件框圖如圖 12 所示， 單片機(jī)輸出的燃油泵 PWM 控制信號(hào)首先經(jīng)過(guò)有源二階濾波器，進(jìn)行濾波后近似為脈動(dòng)很小的直流電壓信號(hào)，此信號(hào)對(duì)應(yīng)于原系統(tǒng)的供油量。此信號(hào)加到一個(gè) RC 構(gòu)成的一階環(huán)節(jié)上，此環(huán)節(jié)近似認(rèn)為是渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)物模型，時(shí)間常數(shù)T 設(shè)置為 470ms。一階對(duì)象的輸出電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)于渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)，經(jīng)過(guò) A/D 采樣后，根據(jù)此電壓值的大小，可編程計(jì)數(shù)陣列的通道 0（ CEX0）工作在高速輸出方式下（ HSO）并產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的速度方波信號(hào)。速度方波信號(hào)通過(guò)速度測(cè)量通道進(jìn)行速度測(cè)量，并作為 PID控制算法中的發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速。遙控速度指令脈沖通過(guò)波形 發(fā)生器模擬產(chǎn)生。取 Kp = 1, Ki = , Kd = 時(shí)，速度指令從 40000RPM 變?yōu)?80000RPM 時(shí)，得到如圖 13 所示的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線。 中國(guó)最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者 所有 ) 第 10 頁(yè) 共 11 頁(yè) 單 片 機(jī)二 階 有 源濾 波 器參 數(shù) 顯 示 及參 數(shù) 設(shè) 置 燃 油 泵 控 制 信 號(hào)（ P W M )A / Dn 方 波 信 號(hào)RC測(cè)速通道P C A波形發(fā)生通道波 形 發(fā) 生 器 模 擬速 度 指 令 脈 沖個(gè) 人 電 腦U A R T遙控指令通道 圖 12 半實(shí)物仿真結(jié)構(gòu)圖 圖 13 半實(shí)物仿真動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線 6 與發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)調(diào) 控制系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)機(jī)實(shí)驗(yàn)后，進(jìn)行了點(diǎn)火和轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。當(dāng)速度指令控制桿從73500RPM 推到 83000RPM 時(shí)，得到如圖 14 所示的動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線?？梢?jiàn)超調(diào)量比較小。 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于控制算法中用到的模型參數(shù)與實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)模型有一定出入，而且比例增 益取值較小，積分環(huán)節(jié)在半實(shí)物仿真中經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，但在實(shí)際系統(tǒng)中尚未加入，這些因素導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)誤差相對(duì)較大，需要進(jìn)一步逼進(jìn)模型和整定參數(shù)，以達(dá)到較好的動(dòng)態(tài)穩(wěn)態(tài)控制品質(zhì)。 中國(guó)最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者 所有 ) 第 11 頁(yè) 共 11 頁(yè) 圖 14 動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線 7 結(jié) 論 渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)控制數(shù)字化是發(fā)動(dòng)機(jī)性能提高的必然要求和發(fā)展趨勢(shì)。該控制系統(tǒng)在這個(gè)發(fā)展潮流中做了積極深入的探索。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的進(jìn)步和完善不僅需要硬件上穩(wěn)定可靠，同時(shí)建立在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)模型的認(rèn)識(shí)準(zhǔn)確度基礎(chǔ)上。要更準(zhǔn)確的獲取發(fā)動(dòng)機(jī)的模型參數(shù)，則需要通過(guò)控制器的智能化，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況下的參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量、記錄，用系統(tǒng)辨 識(shí)理論分析解算出模型參數(shù)，以調(diào)整控制參數(shù)更加合理，發(fā)動(dòng)機(jī)性能更加可靠、高效和完善。
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