面向维护的A320供电系统功能模型研究

论文摘要

飞机供电系统是电能的产生、控制、变换和输配系统,负责为机载系统提供电功率并实现负载自动管理。准确模拟供电系统的故障影响对机务维护模拟机用于完成供电系统正常操作、测试及故障仿真方面的任务要求和训练维护人员的故障隔离能力具有至关重要的意义。论文在总结国内外飞机供电系统故障仿真研究的基础上,以AIRBUS 320系列飞机供电系统为研究对象,建立一种可以接收故障扰动的双通道供电系统功能仿真模型。论文在详细分析供电系统工作原理的基础上,忽略系统的暂态变化过程,针对供电系统仿真中故障繁多、数据流和控制流难以同时处理的问题,结合Petri网和故障注入技术,提出了一种基于双触发权双变迁Petri网(BEDTPN)的建模方法。首先,详细分析系统电源优先级和电能传输机制,提出系统的模型化原则并给出建模步骤;其次,建立了供电系统输入的模型,重点讨论了故障扰动对组件的影响机制;进而,建立了系统隐性输出和显性输出的模型,实现供电系统到负载和显示终端的输出;最后,在建立模型框图和系统输入、输出模型基础上,建立系统各控制和保护组件的BEDTPN模型,并通过对系统正常操作和故障传递的模拟讨论了模型的可行性。根据所建BEDTPN组件模型和组件各端口的I/O关系,按信号的传输回路,在MATLAB/Simulink软件平台上建立仿真模型并给出了实验波形,完成各仿真模块的功能验证。仿真结果表明,所建功能模型在不同电源构型和故障扰动下,各组件的输出与手册逻辑以及TSM故障效应一致,说明所建模型可实现不同电源供电优先级的管理,实时反映故障对系统的影响,满足机务维护模拟机的任务要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国内发展现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3 论文工作内容
• 第二章 飞机供电系统功能模型
• 2.1 飞机供电系统工作原理
• 2.1.1 电源优先级管理
• 2.1.2 正常供电构型
• 2.1.3 应急发电构型
• 2.1.4 故障电气构型
• 2.2 供电系统模型化
• 2.2.1 供电系统模型结构
• 2.2.2 供电系统建模步骤
• 2.3 供电系统输入模型的建立
• 2.3.1 开关量输入模型
• 2.3.2 供电装置输入模型
• 2.3.3 故障扰动输入模型
• 2.4 供电系统输出模型的建立
• 2.4.1 汇流条隐性输出模型的建立
• 2.4.2 供电系统显性输出模型的建立
• 2.5 供电系统本体模型的建立
• 2.5.1 继电器系列模型设计
• 2.5.2 线元素模型设计
• 2.5.3 GCU/BCL系列模型设计
• 2.6 本章小结
• 第三章 基于双触发权DTPN的供电系统本体建模
• 3.1 Petri网基础理论
• 3.1.1 Petri网基本定义
• 3.1.2 Petri网合成运算
• 3.1.3 DTPN网定义
• 3.2 故障注入方法
• 3.3 双触发权DTPN方法的提出
• 3.3.1 BEDTPN基本定义
• 3.3.2 变迁触发规则
• 3.3.3 BEDTPN矩阵描述与运行算法
• 3.3.4 BEDTPN共享合成的矩阵表达
• 3.4 基于BEDTPN的供电系统本体模型建立
• 3.4.1 组件BEDTPN模型的建立
• 3.4.2 本体模型共享合成
• 3.5 本章小结
• 第四章 供电系统功能模型仿真
• 4.1 MATLAB及Simulink简介
• 4.2 供电系统功能模型的Simulink实现
• 4.3 仿真实验与结果分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 不同电源构型下ELEC页面
• 附录B 供电系统跳开关状态输入表
• 附录C 供电系统多入多出组件的故障扰动输入表
• 附录D 缩略词表
• 作者简介