[发明专利]发动机控制器硬件在环仿真扭矩/转速复合信号模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种用于发动机控制器硬件在环仿真试验中的扭矩/转速复合信号模拟器, 涉及使用DSP、定时器中断、误差补偿、保护更新、USB通信接口和扭矩/转速复合信号接口，属于控制系统仿真技术领域。

对于涡轴、涡桨发动机，为了进行扭矩和功率的匹配控制，会在其功率输出轴上安装一种扭矩/转速复合信号传感器。该传感器的旋转件是一个扭转轴，扭转轴在同一个截面上布置反映入口轴和出口轴扭转角度大小的轮齿（一般有4个大致均匀错开的齿，其中一对互成180°的齿对应入口轴，另一对互成180°的齿对应出口轴），传感器的静止件是一个磁感探头，当扭转轴旋转时，磁感探头基于磁电感应原理输出感应电动势信号，该信号表征了扭矩/转速复合信号，即信号的脉冲频率反映转速大小，相邻脉冲信号的相对相位的改变反映扭矩大小及其方向。在发动机控制器硬件在环仿真试验系统中，需要根据发动机仿真模型的输出动态地模拟输出轴扭矩/转速的信号变化，即需要动态地模拟脉冲信号的频率和相邻脉冲信号相对相位的改变，从而构成控制系统的闭环仿真回路，实现扭矩和功率的匹配控制。模拟的扭矩/转速复合信号的频率精度和相位精度将直接决定仿真系统的有效性和置信度。 

背景技术

工程上为了解决涡轴、涡桨发动机控制器硬件在环仿真试验中的扭矩/转速复合信号模拟问题，一般采用以下两种方法：

（a）缩比物理模拟，即使用扭矩缩比的扭矩/转速传感器，通过电机驱动其旋转，并通过测功器等扭矩加载装置产生扭矩；

（b）基于微控制器的电子模拟，即使用2路频率信号发生器，其中一路频率信号以边沿中断和可编程的相位延迟触发第二路频率信号，两路频率信号通过一个加法器合成电路得到扭矩/转速复合信号；

方法（a）可提供扭矩缩比的复合信号，信号特征与真实机载传感器一致，但需要电机驱动装置和扭矩加载装置，因此过于复杂且成本高，违背了硬件在环仿真的便利性原则，而且电机的转速控制和扭矩加载的精度及实时性也难以保证；

方法（b）采用电子的方式进行模拟，因需要2路频率信号发生器和1个中断接口而占用较多资源，且需要额外的合成电路，增大信号模拟的复杂程度；由于采用边沿中断控制相位延迟大小，中断延迟等因素会造成相位精度的误差；因两路频率信号发生器的频率更新不同步会导致更新点信号周期不完整，从而可能会导致控制器测量错误。

发明内容

本发明提出一种用于发动机控制器硬件在环仿真试验的扭矩/转速复合信号模拟方法，其目的旨在解决涡轴、涡桨发动机控制器硬件在环仿真试验中的扭矩/转速复合信号的实时、高精度模拟问题, 涉及使用DSP、定时器中断、误差补偿、保护更新、USB通信接口和扭矩/转速复合信号接口。

本发明的技术解决方案：用于发动机控制器硬件在环仿真的扭矩/转速复合信号模拟方法，可实现一种介于发动机仿真模型计算机与发动机电子控制器之间的扭矩/转速复合信号模拟器，该方法包括如下步骤：

1）将扭矩/转速复合信号的一个周期信号分解为包含高-低-高-低四个时间段的2个脉冲，利用DSP的高速定时中断精确控制每个脉冲的高低电平切换时刻；

2）对输出信号高低电平宽度精确测量，根据测量值一次性补偿因中断延迟造成的周期和相位误差；

3）扭矩/转速复合信号模拟器通过串口中断接收模型计算机输出的扭矩/转速特征时间参数，将其存储于一种先进先出缓冲区结构体中，主流程定时提取最新特征时间参数，得到两个低电平脉冲时间参数，在定时中断内，利用两个全局变量保护性更新同一个周期内的两个低电平脉冲时间参数，从而保证了模拟信号的周期完整性。

本发明的有益效果：相对于现有的基于微控制器的扭矩/转速复合信号电子模拟方法，本发明通过对扭矩/转速复合信号的周期分解，采用单一的定时中断控制实现了扭矩/转速复合信号的模拟，而且不需要额外的合成电路，节省了控制器的资源，信号模拟简洁高效；本发明基于对输出信号的精确测量来补偿因中断延迟造成的周期和相位误差，从而有效提高了信号模拟的精度；本发明不存在两路频率信号发生器的频率更新不同步的问题，而且在定时中断中对特征时间参数进行保护性更新，从而在保证扭矩/转速复合信号模拟实时性同时，避免了更新不当导致周期信号不完整的问题。

附图说明

附图1是本发明的输出扭矩/转速复合信号图。

附图2是本发明的发动机控制器硬件在环仿真试验系统框图。

附图3是本发明的软件流程图。

具体实施方式