全数字控制器通用开发平台软件设计与实现

摘要

发电机控制器作为飞机电源系统的一个重要组成部分，它通过对电压、电流、频率进行测量和监测，实现对电源系统的各种保护及控制功能，准确并实时显示飞机电源系统的工作状态。它能够对控制器的工作状态进行自检测，具有监控和故障珍断能力，能准确实现故障定位。 本文是以X/XKVA喷油冷却窄变频交流电源系统全数字发电机控制器的研制为背景，设计了规则自适应模糊PID数字调压算法及故障诊断信息数据库系统。本文首先介绍了全数字控制器的工作原理、控制器的功能、硬件组成及软件的总体结构，接着设计了控制器的数字调压算法和故障诊断隔离软件算法。数字调压算法是以数字PID控制原理、自适应模糊控制原理为理论基础，设计了规则自适应模糊PID调压算法，仿真结果表明该算法具有较好的鲁棒性，超调量小，能满足性能指标要求；故障诊断信息数据库系统软件设计，根据该方法可以有效地识别控制器自身故障，对己经识别的故障进行隔离。为提高整个系统的可靠性，在具体设计实现过程中，对软件的抗干扰进行了设计。最后对发电机控制器系统运行中所涉及的数据采集、交流采样、频率采样算法的实现进行了分析与设计。 本文针对飞机电源系统的实际要求，对设计方案进行详细的分析与论证，并加以优选，设计出通用的全数字发电机控制器通用软件开发平台，给出了清晰的软件体系结构。这个平台可以满足系统的具体需求，便于软件版本的升级，提高了控制器系统的抗干扰能力和可靠性，为进一步的工程实现提供了基本的结构框架。

目录

文摘

英文文摘

西北工业大学学位论文知识产权声明书及原创性声明

第一章绪论

1.1发电机控制器概述

1.2发电机控制器的发展与现状

1.3控制器控制技术的发展

1.4论文研究目的与意义

1.5论文研究内容与章节安排

第二章全数字控制器的功能及组成

2.1发电机控制器的工作原理

2.2发电机控制器的功能

2.2.1控制功能

2.2.2保护功能

2.2.3故障隔离

2.2.4通讯功能

2.3发电机控制器的总体结构

2.4发电机控制器的硬件组成

2.4.1微处理系统

2.4.2内部电源

2.4.3输入接口电路

2.4.4输出接口电路

2.4.5数字调压器

2.4.6通讯接口电路

2.4.7 BIT检测电路

2.5发电机控制器的软件设计

2.5.1参数检测算法

2.5.2数字量检测算法

2.5.3数字调压控制算法

2.5.4故障的检测与隔离

2.5.5串行通讯设计

2.5.6自检测软件设计

2.6软件抗干扰设计

2.7小结

第三章数字调压器算法研究与设计

3.1数字调压器工作原理及组成

3.2数字调压器软件设计

3.3数字调压器的控制算法

3.3.1数字PID控制原理

3.3.2模糊控制基本原理

3.3.3自适应模糊控制的基本原理

3.4规则自适应模糊PID数字调压器软件设计

3.4.1模糊量化控制规则

3.4.2 PID控制器参数自整定原则

3.4.3 PID参数的规则自适应原则确定

3.4.4规则自适应模糊控制的控制规则及算法实现

3.4.5算法的软件实现及仿真

3.5小结

第四章故障检测隔离方法的研究与设计

4.1自检测模块的主要任务

4.2故障诊断和隔离方法

4.2.1 FAT技术

4.2.2基于神经网络的故障诊断技术

4.2.3故障诊断信息数据库系统

4.2.4故障诊断隔离技术确定

4.3故障分类

4.4故障检测与隔离算法设计

4.4.1系统故障

4.4.2发电机控制器故障

4.4小结

第五章软件设计与实现

5.1软件开发系统的工作环境

5.2软件设计的总体结构

5.3系统初始化模块

5.4数据采集及信号处理模块

5.4.1数据采集方法

5.4.2交流采样算法

5.4.3交流采集的软件实现

5.4.4频率采样算法

5.4.5频率采样算法的软件实现

5.5调压模块及故障处理模块

5.6系统软件的可靠性设计

5.6.1软件抗干扰技术

5.6.2软件抗干扰的具体应用

5.7小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

发表论文及科研情况

致谢