СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕКТРОННЫХ АГРЕГАТОВ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к программно-аппаратному моделированию и представляет сложную систему реального времени. Полезная модель обеспечивает эффективную платформу для тестирования электронных регуляторов газотурбинных двигателей (ГТД).
Известен стенд для испытаний электронных агрегатов системы автоматического управления и контроля газотурбинного двигателя (Патент RU 2308749, МПК G05B 23/02, опубл. 20.12.2006), принятый за прототип.
Стенд для испытаний электронных агрегатов САУ и К содержит электронный регулятор, блок управления и индикации, блок дискретных команд, блок диагностики, блок нормализации аналоговых сигналов, блок моделей датчиков, мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь, блок моделей (имитаторы) исполнительных механизмов, блок имитации бортсети. Недостатком стенда является то, что наличие мультиплексора позволяет получить ограниченное количество измерительных каналов. Стенд позволяет моделировать только статические режимы работы двигателя.
Технической задачей полезной модели является создание стенда для испытаний электронных агрегатов системы автоматического управления и контроля с возможностью программного-аппаратного моделирования комплексных испытаний электронных агрегатов системы автоматического управления и контроля газотурбинного двигателя в реальном масштабе времени с имитацией различных режимов работы двигателя (статический, динамический) в замкнутом контуре.
Техническая задача решается тем, что стенд для испытаний электронных агрегатов системы автоматического управления и контроля газотурбинного двигателя, содержащий электронный регулятор, имитаторы исполнительных механизмов, согласно полезной модели, дополнительно включает программно-аппаратный имитатор двигательной установки, содержащий математическую модель двигателя, имитаторы датчиков, блок имитации разрывов, с обеспечением работы в режиме реального времени, при этом для каждого типа выходных сигналов имитаторов датчиков и входных управляющих сигналов имитаторов исполнительных механизмов применены индивидуальные цифровые модули, с возможностью обратной связи между электронным регулятором и программно-аппаратным имитатором двигательной установки.
В отличие от прототипа, наличие программно-аппаратного имитатора двигательной установки с математической моделью двигателя, имитаторами датчиков, блоком имитации разрывов, с обеспечением работы в режиме реального времени, для каждого типа выходных сигналов имитаторов датчиков и входных управляющих сигналов имитаторов исполнительных механизмов применены индивидуальные цифровые модули, с возможностью обратной связи (замкнутого контура) между электронным регулятором и программно-аппаратным имитатором двигательной установки, что позволяет имитировать работу двигателя в реальном масштабе времени во всем диапазоне работы газотурбинного двигателя, в том числе имитацию нештатных ситуаций в линиях связи (обрыв и/или короткое замыкание).
Предлагаемая полезная модель по средствам выдачи реальных физических сигналов, полностью соответствующих сигналам реального газотурбинного двигателя, позволяет осуществить проверку испытуемых электронных агрегатов.
На Фиг. 1 представлена блок-схема стенда для испытаний электронных агрегатов системы автоматического управления и контроля (САУ и К) газотурбинного двигателя.
Стенд для испытаний электронных агрегатов САУ и К (без позиции) газотурбинного двигателя содержит электронный регулятор 1, программно-аппаратный имитатор 2 двигательной установки, имитаторы исполнительных механизмов 3, математическую модель 4 двигателя, имитаторы датчиков 5, блок имитации разрывов 6, пульт оператора 7, самолетные системы 8.
Стенд для испытаний электронных агрегатов системы автоматического управления и контроля газотурбинного двигателя работает следующим образом.
Электронные сигналы из программно-аппаратного имитатора 2 двигательной установки, пульта оператора 7 и самолетных систем 8 поступают в электронный регулятор 1 газотурбинного двигателя. По команде оператора с пульта 7 подается сигнал на запуск газотурбинного двигателя. Электронный регулятор 1 начинает циклограмму запуска газотурбинного двигателя и подает управляющие сигналы на имитаторы исполнительных механизмов 3, которые в свою очередь подают информационные сигналы в математическую модель 4 двигателя. Математическая модель 4 обсчитывает состояние двигателя с шагом расчетным 1 мс и подает информационные сигналы на имитаторы датчиков 5, которые в свою очередь преобразуют информационный сигнал в реальный физический сигнал, который идет в электронный регулятор 1 двигателя. Электронный регулятор 1, учитывая сигнал с имитаторов датчиков 5, отрабатывает внутренние алгоритмы и выдает следующие управляющие сигналы в программно-аппаратного имитатора 2 двигательной установки. Таким образом, реализуется замкнутая система регулирования. Блок имитации разрывов 6 по команде оператора позволяет сымитировать нештатную ситуацию (обрыв, короткое замыкание), что позволяет оценить реакцию электронного регулятора на нештатную ситуацию.
Имитация сложных сигналов датчиков типа: частоты вращения двигателя, датчиков положения типа реализованы на базе модулей с программируемой логической интегральной схемой (ПЛИС), которые позволяют реализовывать выдачу сигналов с высокой скоростью с минимальной задержкой.
Применение предлагаемого стенда для испытаний электронных агрегатов системы автоматического управления и контроля газотурбинного двигателя позволяет получить исследование разрабатываемых алгоритмов САУ и К на начальном этапе жизненного цикла, доводку интерфейсов входной/выходной информации электронных агрегатов, взаимодействия с контрольной-программной аппаратурой (КПА), проверку электронных агрегатов на соответствие техническим заданиям до начала проведений испытаний на реальном двигателе, оценку выполнения требований технических заданий на электронные агрегаты САУ и К (к работе контуров регулирования и контроля параметров двигателя на запуске и основных режимах, к работе ограничительных контуров, к срабатыванию аварийных защит и работе резервных законов управления) с возможностью последующей их коррекции, исследование возможных причин нештатных ситуаций электронных агрегатов САУ и К в эксплуатации газотурбинного двигателя, требуемое качество моделирования переходных процессов в математических моделях двигателя и испытательных стендах до начала проведения испытаний.