试验台用多总线数字式油门杆设计与研制

论文摘要

在航空发动机数字控制系统试验平台中,操作台油门杆装置的设计是重要的组成部分。为了实现对各种总线控制特性的测试,设计的数字式油门杆装置能够实现多种通讯总线接口方式,并具有较强的功能和扩展能力,以及较好的易用性和较高的可靠性。 本文从油门杆装置的功能需求出发,提出了相应的设计方案。以C8051F041DK 高速 SOC 单片机为核心,分别从软件、硬件和机械结构等方面对数字式、多总线油门杆装置进行了设计与研制。在操作中,调节油门杆的位置可以产生相应数字信号,通过数字控制器、执行机构等改变发动机模型的工作状态,采用数字式的设计思路可以满足数控技术发展的需要;整个油门杆装置的机械部分设计结构合理,操作简单,与真实油门杆的操作手感相似,并可以根据试验中的实际要求进行调节。 此外编写了油门杆装置的监控/测试软件,可以对整个装置的工作状态及性能进行监控及测试。经过运行和测试,整个油门杆装置工作状态稳定,可以满足了试验及使用的要求。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 航空发动机控制系统发展现状
• 1.2 航空发动机控制系统半物理仿真试验平台
• 1.3 多总线油门杆在发动机控制系统试验平台中的应用
• 1.4 油门杆技术的发展现状
• 1.5 本文研究内容
• 第二章 需求分析及初步方案设计
• 2.1 需求分析
• 2.1.1 油门杆系统的必要性分析
• 2.1.2 硬件功能要求
• 2.1.3 系统软件功能要求
• 2.1.4 机械结构要求
• 2.2 系统初步设计方案
• 2.2.1 硬件系统设计方案
• 2.2.2 软件系统设计方案
• 2.2.3 机械结构设计方案
• 2.3 本章小结
• 第三章 多总线技术
• 3.1 总线的概念、分类及常见总线的比较选择
• 3.1.1 总线的概念及其分类
• 3.1.2 几种常用总线的比较及选择
• 3.2 USB 总线通讯
• 3.2.1 USB总线体系结构及其应用
• 3.2.2 USB总线通讯实现方式综述
• 3.3 CAN 总线通讯
• 3.3.1 CAN 总线的结构、特点和技术规范
• 3.2.2 基于 CAN 总线通讯的实现
• 3.4 本章小结
• 第四章 硬件系统设计
• 4.1 油门杆硬件系统综述
• 4.2 微处理器的选择
• 4.2.1 几种常用微处理器的比较及选择
• 4.2.2 C8051F041 高速 SOC 芯片结构特点
• 4.2.3 C8051F041 高速 SOC 芯片最小系统的组成
• 4.3 硬件功能模块的详细设计
• 4.3.1 传感器信号处理电路
• 4.3.2 串行通讯接口电路
• 4.3.3 USB 接口电路
• 4.3.4 CAN 接口电路
• 4.3.5 显示面板电路
• 4.3.6 角度传感器（RVDT）信号模拟电路
• 4.3.7 角位移传感器（RVDT）信号处理电路
• 4.4 电源的选择及硬件实现
• 4.4.1 电源模块的选择
• 4.4.2 电源模块的硬件实现
• 4.5 硬件抗干扰技术
• 4.6 本章小结
• 第五章 软件详细设计
• 5.1 软件系统综述
• 5.2 下位机软件
• 5.2.1 C8051F041芯片的开发环境及开发语言
• 5.2.2 C8051F041 芯片特殊功能寄存器简介
• 5.2.3 下位机软件系统组成
• 5.2.3 下位机软件组成
• 5.2.4 下位机软件主程序流程图
• 5.2.5 下位机软件功能模块详细设计
• 5.3 上位机测试监控软件
• 5.3.1 上位机测试监控软件系统概述
• 5.3.2 上位机测试监控软件功能模块设计
• 5.4 软件抗干扰技术
• 5.5 本章小结
• 第六章 油门杆系统功能测试
• 6.1 测试监控软件简介及操作指南
• 6.2 油门杆系统功能测试
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 本文的主要工作及成果
• 7.2 对未来工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文