[发明专利]基于FADEC控制系统的直升机扭振激励试验方法

摘要

本发明属于航空应用领域，涉及基于基于FADEC控制系统的直升机扭振激励试验方法。本发明选定了激励方式、设计了激励系统，给出了激励方法。为直升机扭振试验提供了有效的激励实施手段，使直升机扭振系统产生适当的结构动力学响应，为工程人员提供用于直升机扭振系统频率确定和扭振系统与FADEC控制系统耦合稳定性评估的试验分析数据，解决了我国直升机型号研制中扭振试验激励方式单一的问题。本发明首次提出了基于FADEC发动机控制系统的扭振试验激励系统，该激励系统与传统的通过桨距激励的方式完全不同。该发明将激励信号通过FADEC发动机控制系统加入到直升机系统中，以动力涡轮转速信号作为激励信号，激励直升机响应。

主权项

基于FADEC控制系统的直升机扭振激励试验方法，其特征在于，包括以下步骤：首先：以经典控制理论为基础，建立FADEC控制回路模型，从FADEC控制系统回路模型中选择可作为激励信号的通道信号，并与真实直升机FADEC控制回路对比，确定该通道信号能够叠加激励信号；同时确定以该激励信号为输入时，直升机响应信号可实现抽取，即确定工程可实现，最终选择FADEC控制系统动力涡轮转速给定信号NpDem为激励信号；其次：研究FADEC控制系统回路各模块软硬件工作原理，确定动力涡轮转速给定信号NpDem的信号特性，分析信号加入点的阻抗特性、叠加信号幅值范围和电磁兼容性等特性，得出所选激励信号的特性，确定激励系统软硬件技术要求，以此设计激励系统，实现激励信号的生成与输出；设计激励系统主要包含以下步骤：a)硬件设计；该激励系统硬件系统主要包含人机交互界面、信号发生模块以及安全监控模块；试验者通过人机交互界面设置激励系统类型，并控制激励信号的加入与断开，信号发生模块接收到人机交互界面的激励信号加入或断开指令后，向直升机加入或断开激励信号，同时安全监控模块实时监控输出激励信号和直升机的响应，当监控参数超过设定的安全限制后，激励信号自动切除；b)软件设计；系统软件完成激励系统硬件初始化、上电/复位自检测，激励信号控制参数表的生成，激励信号的产生及输出，实时监控以及飞机结构参数，在超过一定的门限值后自动切除激励信号的输出,另外在系统异常情况下进行故障告警及保安处理工作；最后，完成基于FADEC控制系统的直升机扭振激励试验，步骤如下：第一步：基于FADEC控制系统的直升机扭振试验激励系统半物理仿真台激励检查试验和发动机台架激励检查试验a)确定FADEC控制系统信号输入接口类型，将所设计的激励系统的输出接口进行匹配转接，完成激励信号加入的硬件转换即完成了激励系统和FADEC控制系统连接；b)设计激励信号幅值，使该激励信号电压幅值与动力涡轮转速关系正确性，确保被激励的动力涡轮转速变量与设计值相同，将编写完成的激励信号加载到激励系统信号发生模块中；c)通过人机交互界面选择激励信号，驱动信号发生模块，向FEDAC控制系统加入激励信号；第二步：在直升机上实现基于FADEC控制系统的直升机扭振系统地面激励试验a)将激励信号发生系统加装到直升机上；b)以直升机台架试验结果为基础，选取发动机状态和激励信号；c)在试验中采用地面数据实时处理系统对试验进程进行实时监控，对直升机的状态、各系统工作情况、发控系统的主要参数和激励信号发生系统状态进行实时监控；d)试验者在直升机上通过激励系统人机交互界面控制激励系统，向直升机FADEC控制系统叠加激励信号，激励直升机扭振系统。