Способ полунатурного исследования системы автоматического управления силовой установкой

 

Использование: при стендовых испытаниях систем автоматического управления газотурбинных двигателей (САУ ГТД), в том числе комплексные испытания САУ ГТД в составе многодвигательной силовой установки (СУ). Сущность изобретения: для обеспечения возможности проведения комплексных испытаний САУ СУ, состоящей из n двигательных установок, с меньшими аппаратными затратами при сохранении точностных характеристик, повышения информативности и достоверности исследований создают полунатурную модель одной двигательной установки (ДУ), имитируя в реальном масштабе времени параметры ДУ, исполнительных механизмов и датчиков. Реальные вторую, (п 1)=ю, п-ю САУ ДУ заменяют информационными моделями, в качестве которых применяют запомненные выходные параметры реальной первой САУ. Запомненный вектор выходных параметров САУ первой ДУ в цикле обмена САУ СУ с САУ первой ДУ подают в реальную САУ СУ в качестве вектора сигналов от информационной модели второй, (п 1)=й, п-й двигательных установок. 2 ил.

Изобретение относится к стендовым испытаниям систем автоматического управления (САУ) газотурбинных двигателей (ГТД), в частности к испытаниям САУ силовыми установками летательных аппаратов, и может быть использовано для проведения комплексных исследований САУ газотурбинных двигателей в составе многодвигательной силовой установки.

Известны классические способы испытания САУ одно- и многодвигательных установок летательного аппарата [1] посредством имитации электрических сигналов системных датчиков на входах натурных САУ и использования математических электронных моделей, представляющих состояние самих силовых установок во времени и пространстве (график полета).

Недостатком таких способов является необходимость использования весьма сложных имитаторов сигналов системных датчиков, представляющих собой нестандартные интерфейсы между аппаратными средствами, реализующими электронную математическую модель силовой двигательной установки и САУ силовой установки.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ полунатурного исследования САУ путем полунатурного моделирования [2] На реальную аппаратуру системы с помощью имитаторов внешних воздействий, включенных в контур моделирования, оказывают внешние физические воздействия, подобные реальным.

Недостатком известного способа является значительная сложность проведения комплексных испытаний САУ в составе многодвигательной силовой установки, вызванная наличием большого количества аппаратно-программных средств, включаемых дополнительно в состав стенда.

Целью и техническим результатом изобретения является обеспечение возможности проведения комплексных испытаний САУ силовой установкой, состоящей из n двигательных установок, с меньшими аппаратными затратами при сохранении точностных характеристик, повышении информативности и достоверности исследований.

Сущность способа заключается в том, что создают полунатурную модель одной двигательной установки, имитируя в реальном масштабе времени параметры двигательной установки, исполнительных механизмов и датчиков. Далее вместо реальных 2,(n-1), n-й САУ двигательных установок используют их модели, в качестве которых применяют запомненные выходные параметры реальной первой САУ двигательной установки. Информационную модель создают путем запоминания выходных параметров полунатурной модели первой двигательной установки, затем подают запомненный вектор выходных параметров в цикле обмена САУ силовой установки с первой двигательной установкой в реальную САУ силовой установки в качестве вектора сигналов от информационной модели 2,(n-1), n-1 двигательных установок. Исследование САУ силовой установки производят с полунатурной и информационными моделями двигательных установок. Сущность способа заключается также в том, что вводят коррекцию неидентичности двигательных установок путем имитации отклонения выходных параметров ГТД.

Исследование известных технических решений, характеризующих уровень техники в данной области, не выявило аналогичных способов исследований САУ многодвигательных силовых установок.

Способ реализован комплексом полунатурного моделирования САУ силовой установкой ГТД, представленной на фиг.1; на фиг. 2 приведена диаграмма, поясняющая принцип реализации способа.

Система содержит модель 1 летательного аппарата, САУ 2 силовой установки, соединенную через мультиплексный канал 3 информационного обмена с моделью 1, полунатурную модуль 4 первой двигательной установки, n-1 буферных запоминающих устройств 5. Информационный обмен между САУ 2, полунатурной моделью 4 первой двигательной установки и буферными устройствами 5 производится посредством мультиплексного канала 6 информационного обмена.

Полунатурная модель 4 системы автоматического регулирования двигательной установкой содержит натурную электронную часть 7, которая посредством имитаторов 8 исполнительных механизмов соединена с математической электронной моделью 9 ГТД, которая, в свою очередь, посредством имитатора 10 датчиков соединена с натурной электронной частью. Для реализации математических моделей двигательной установки в составе силовой установки выбран управляющий вычислительный комплекс СМ-1420 или ПЭВМ IBM-386. Функции аппаратного интерфейса между УВК СМ-1420 (ПЭВМ IBM-386) и электронной частью САУ выполняют имитаторы датчиков САУ N_BD, N_HD, N_CT, N_THD, T_вх, Р_k, G_т, α_{НА KMD}, α_{НА KBD} и т. д. работающие в режиме цифрового управления. Вывод параметров моделей на интерфейс (имитаторы 10 датчиков) производится соответствующими программами.

Модель 1 представляет собой программу ЭВМ, имитирующую статические и динамические характеристики летательных аппаратов в реальном времени. САУ 2 реализует функции приема, обработки и передачи информации между моделью 1, полунатурной моделью 4 первой двигательной установки и буферными устройствами 5 в соответствии с техническим заданием.

Обмен информацией в каналах 3 и 6 по ГОСТ 26.765.52-87.

Реальный комплекс полунатурного моделирования (исследования) САУ силовой установкой работает следующим образом.

Модель 1 формирует программные сигналы по R, M, V, P. С модели 1 сигналы передаются на вход САУ 2 через канал 3. В САУ 2 производится расчет параметров и вычисляется потребная тяга каждой из n двигательных установок. Обмен информацией САУ с каждой из двигательных установок производится циклически (t₀-t₆) передачей "кадра" информации. При передаче первого "кадра" информации из САУ в первую двигательную установку в момент времени t₀-t₁ (фиг. 2а) происходит обмен информацией между САУ 2 и САУ первой двигательной установки. Одновременно вектор выходных параметров САУ первой двигательной установки запоминается в буферных устройствах 5 второй, (n-1)-й, n-й моделей двигательных установок. Во втором, (n-1)-й, n-м "кадрах" передачи информации в моменты времени t₂-t₃, t₄-t₅ происходит передача запомненных векторов информации САУ второй, (n-1)-1, n-й двигательных установок в САУ 2 (фиг.2б,в). С целью повышения точности и достоверности исследований производят искажения выходных параметров второй, (n-1)-1, n-й моделей двигательных установок относительно первой двигательной установки по заданной программе.

Таким образом, n-1 двигательных установок заменяют информационными буферными устройствами, имеющими каналы информационного обмена, подключенные к системному каналу 6, и позволяющими при передаче "кадра" информации с первой САУ двигательной установки в системный канал 6 записывать ее в информационные буферные устройства 5 n-1 моделей двигательных установок в "кадре" информации n-1 САУ двигательных установок, выдавая ее соответственно за информацию (n-1)-й САУ двигательной установки.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУНАТУРНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВОЙ УСТАНОВКОЙ, состоящей из n двигательных установок, путем имитации в реальном масштабе времени на полунатурной модели одной двигательной установки параметров двигательной установки, датчиков и исполнительных механизмов, подачи имитируемых параметров в реальную систему автоматического управления силовой установкой и анализа откликов системы автоматического управления на имитируемые параметры, отличающийся тем, что имитируемые параметры полунатурной модели первой двигательной установки запоминают в буферных устройствах второй, (n 1)-й, n-й моделей двигательных установок, вводят в них коррекцию неидентичности двигательных установок и подают откорректированные параметры второй, (n 1)-й, n-й моделей двигательных установок в реальную систему автоматического управления силовой установкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2