[发明专利]基于双DDS的高逼真度转速信号模拟器

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种基于双DDS的高逼真度转速信号模拟器，用于发动机控制器硬件在环仿真试验的高逼真度转速信号模拟器，它采用双DDS产生波形形状可以任意定义、波形频率可以连续调节的周期性信号，涉及到仿真技术、DDS技术、计算机技术等，属于航空发动机控制系统仿真技术领域。

背景技术

航空发动机广泛采用磁电脉冲式转速传感器测量转子的转速。磁电脉冲式转速传感器包括一个采用铁磁性材料制成的带齿的轮盘（也叫音轮）和一个磁感探头，磁感探头是用线圈环绕在一个永磁圆柱体上制成的，轮盘由发动机转子带动旋转。当轮盘转动，轮齿的齿顶和齿谷交替掠过磁感探头时，磁感探头磁路上的磁阻发生交替变化，导致磁场强度发生交替变化，从而在线圈上产生交变的感应电动势，该电动势的频率和幅度均与转速成正比。通常采用交流电动势的频率量表征转速大小。发动机控制器一般采用放大器和滞环比较器将原始的转速波形信号整形为脉冲方波信号，如果传感器安装位置不当，或者轮盘破损，将导致原始信号波形畸变，整形后的方波信号不规则甚至频率翻倍，对发动机控制系统的安全将造成严重威胁。

为了验证发动机控制器对磁电脉冲式转速传感器信号的适应能力，有必要模拟发生畸变的转速波形信号。传统的发动机转速信号模拟器通常采用简单的分频法得到频率可控的脉冲信号，无法模拟畸变的转速波形信号。

基于分频法的发动机转速信号模拟，即采用一个计数器对高频脉冲信号计数，当达到预定数值时输出一定频率的转速脉冲信号。分频法具有简单且易于实现的优点。但分频法存在两个明显的不足：一个是无法模拟实际转速信号因传感器安装位置的偏差或因轮盘的轮齿的不规则而造成的波形畸变；另一个是当转速频率升高时，分频法的精度将显著降低，而不能实现转速信号频率的连续精确模拟。上述缺陷将严重影响发动机控制器硬件在环仿真试验的逼真度，特别是不能模拟转速传感器的波形畸变故障模式，从而不能考核发动机控制器对转速信号波形畸变的适应能力。

DDS（Direct Digital Synthesis）直接数字频率合成技术是由J.Tierney 和C.M.Tader 等人在1971年发表的《A Digital Frequency Synthesizer》一文中首次提出的。作为第三代频率合成技术，它突破了间接合成法（PLL）和直接模拟合成法的原理，它从“相位”的概念出发进行频率合成。这种方法不仅可以产生不同频率的正弦波，而且可以控制波形的初始相位，还可以用DDS方法产生任意波形。

发明内容

本发明提出的是一种基于双DDS的高逼真度转速信号模拟器,旨在解决以往航空发动机转速传感器模拟中存在的频率精度低、不具备畸变波形模拟能力问题，涉及使用相位累加器、时钟脉冲生成、波形数据存储RAM、高速D/A转换器及波形定义和控制软件等。

本发明的技术解决方案：基于双DDS的高逼真度转速信号模拟器，其特征是包括用于提供时钟信号的第一DDS，用于生成任意波形的第二DDS，用于波形定义和控制的嵌入式控制器；其中嵌入式控制器的第一信号输出端连接第一DDS，嵌入式控制器的第二信号输出端连接第二DDS，第一DDS信号输出端将时钟脉冲信号分别输出给第二DDS中的相位累加器、任意波形数据RAM存储器、D/A转换器，由D/A转换器输出波形信号，所生成的信号波形可以任意定义、频率分辨率高，可以高逼真地模拟发动机转速传感器不规则周期信号。所述任意波形是指不局限于正弦、三角波、方波这几个标准波形，波形形状可以通过波形数据任意定义。

本发明的优点：采用双DDS技术生成复杂可变的转速模拟信号，信号波形可以任意定义，频率分辨率高，高效简洁地解决了航空发动机控制器硬件在环仿真试验中的转速信号高逼真度模拟问题，提高了仿真试验的逼真度。

附图说明

附图1是本发明的DDS原理图。

附图2是本发明的双DDS原理图。

附图3是本发明的双DDS高逼真度转速信号模拟器硬件框图。

附图4是本发明的AD9106硬件连接图。

附图5是本发明的CRIO和AD9106接口图。

附图6是本发明的74LVC4245硬件图。

附图7是本发明的上位机软件界面图。

附图8是本发明的第一DDS产生的1MHZ时钟脉冲波形图。

附图9是本发明的第二DDS产生的1KHZ频率波形图。

附图10是本发明的用户自定义波形图。

具体实施方式