基于PCI总线的微型涡喷发动机控制系统研究平台设计

论文摘要

航空发动机快速原型控制系统和实物在回路仿真系统在控制规律的探索、电子控制器的研制,以及先进控制算法的研究中起到了至关重要的作用。本文以微型涡喷发动机为研究对象,从工程应用的角度,对微型涡喷发动机快速原型控制系统和实物在回路仿真系统的软硬件平台展开研究。论文首先根据微型涡喷发动机快速原型控制系统和实物在回路仿真系统的功能需求,开发了一种以上下位机中断控制技术为基础的、基于高性能处理器TMS320F2812 DSP的PCI板卡及其接口端子板——多功能硬件平台,构建了微型涡喷发动机控制系统研究平台的硬件基础。然后开发了多功能硬件平台的两个配套软件:一个是基于WinDriver的PCI设备驱动程序;另一个是配套应用软件,包括基于Visual C++/MFC的上位机通信控制应用软件框架和下位机的通用实时数据采集和控制软件。这两个配套软件共同构建了微型涡喷发动机控制系统研究平台的软件基础。最后开发了基于多功能软硬件平台的微型涡喷发动机快速原型控制系统和实物在回路仿真系统,并进行了台架试车控制试验和实物在回路仿真试验。试验结果表明,自主研制的多功能软硬件平台具有很好的工程应用性,基于该硬件平台的微型涡喷发动机快速原型控制系统和实物在回路仿真系统能够为控制规律的探索、电子控制器的研制,以及先进控制算法的研究提供可靠的试验平台。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 微型涡喷发动机概况
• 1.2 微型涡喷发动机控制系统的国内外研究现状
• 1.3 快速原型控制系统与实物在回路仿真系统的作用与组成
• 1.4 本文研究的目的
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第二章 多功能硬件平台设计
• 2.1 微型涡喷发动机控制系统组成及硬件平台需求分析
• 2.2 总体设计
• 2.3 详细设计
• 2.3.1 PCI 接口电路设计与通信控制
• 2.3.2 DSP 核心电路及其外围电路设计
• 2.3.3 接口端子板电路设计
• 2.4 小结
• 第三章 PCI 设备驱动程序开发
• 3.1 设备驱动程序原理
• 3.1.1 设备驱动程序概述
• 3.1.2 WDM 驱动程序模型分析
• 3.1.3 驱动程序开发工具选择
• 3.2 基于 WinDriver 的 CH365 驱动程序开发
• 3.2.1 WinDriver 的API 级驱动程序开发
• 3.2.2 基于WinDriver API 的CH365 操作类开发
• 3.2.3 驱动程序的调试、安装和性能
• 3.3 小结
• 第四章 硬件平台配套应用软件开发与性能测试
• 4.1 工控机与DSP 通信控制的若干软件技术解决
• 4.1.1 DSP 软件的功能需求与任务规划
• 4.1.2 “对号入座”通信协议
• 4.1.3 字节顺序
• 4.2 DSP 通用功能软件开发
• 4.2.1 主程序设计
• 4.2.2 各功能模块程序设计
• 4.3 基于 Visual C++/MFC 工控机应用程序框架设计
• 4.3.1 主控流程设计
• 4.3.2 通信控制流程设计
• 4.4 硬件平台性能测试
• 4.4.1 硬件平台功能测试
• 4.4.2 上下位机通信控制的实时性测试
• 4.5 小结
• 第五章 快速原型控制系统设计与试验
• 5.1 原有快速原型控制系统结构简介
• 5.2 基于多功能硬件平台的快速原型控制系统设计
• 5.2.1 快速原型控制系统平台构建
• 5.2.2 快速原型控制系统软件设计
• 5.3 台架试车试验与结果分析
• 5.4 小结
• 第六章 实物在回路仿真系统设计与试验
• 6.1 实物在回路仿真系统平台构建
• 6.2 实物在回路仿真系统软件设计
• 6.2.1 微型涡喷发动机数学模型的完善
• 6.2.2 模型机仿真软件设计
• 6.2.3 DSP 软件设计
• 6.3 实物在回路仿真试验及结果分析
• 6.4 小结
• 第七章 总结和展望
• 7.1 总结
• 7.2 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
• 附录A 基于PCI 总线的多功能硬件平台实物照
• 附录B 基于 WinDriver 的功能级函数
• 附录C 基于功能级函数的系统级板卡操作函数