[发明专利]航空发动机用多电分布式控制系统架构

说明书

本发明涉及一种控制系统架构，尤其是一种航空发动机用多电分布式控制系统架构，属于航空发动机控制系统的技术领域。按照本发明提供的技术方案，所述航空发动机用多电分布式控制系统架构，包括中央控制器节点以及通过时间触发高速总线与所述中央控制器节点连接的数据集中器节点、伺服控制节点，所述伺服控制节点通过通用低速总线与多电燃油与作动节点通讯连接。本发明能实现控制系统驱动多电化、架构分布化、设计模块化，从而达到线缆减重、性能提升和成本降低的目标。

技术领域

本发明涉及一种控制系统架构，尤其是一种航空发动机用多电分布式控制系统架构，属于航空发动机控制系统的技术领域。

背景技术

当前双通道全权限数字电子控制系统（Full Authority Digital EngineControl，FADEC）是一种机械液压传动、集中式架构的控制系统，电子控制器（ElectricEngine Controller，EEC）和传感器、执行机构通过模拟的点对点线束连接。传感器数据获取、信号处理转换以及控制律计算都在电子控制器内进行，通过各类电、液伺服机构实现动作指令的执行。

随着人们对航空发动机要求的不断提高，发动机控制系统日益面临着减重、性能提升以及节约成本的挑战，这种集中式控制结构也越来越成为限制技术发展的重要因素。当前集中式发动机控制系统限制因素有以下几个方面：

1）、线束多、减重难：随着发动机控制技术发展和健康管理技术的提高，使得控制变量和传感器的数量不断增加。由于传感器和执行机构分布于发动机的不同位置以及硬件冗余，这种“点对点”的连接使线束的重量约占系统总重量的15%-30%；在发动机上可用于穿线的空间有限，众多线束也容易带来安全隐患。

2）、EEC工作负荷重、体积大、接口复杂：集中式控制结构中，EEC将近50%的电路用于处理模拟信号，占据了控制器的处理器资源。随着控制算法越来越复杂，以及容错控制要求的提高，使得控制器的工作负荷增大。同时，由于冷却和减振的考虑，使得EEC体积和重量增加。不同的传感器对应特定的信号处理电路，使得EEC的接口设计变得复杂，且故障易发。

3）、系统升级困难：现在数字电子技术飞速发展，新型传感器、微机电系统层出不穷，而集中式控制架构EEC一旦设计成型，则元器件较难更改和替换和升级。

4）、开发难、成本高：集中式发动机控制系统是一个高度定制的系统，要专门进行长时间的研制开发和试验验证。当前集中式控制系统研制成本在航空发动机总成本中已经占15%-20%。

5）、传统FADEC控制系统控制部件存在泵转速与发动机转速耦合、燃油与作动机构控制回路耦合、能量利用率低、耐高温能力差、抗污染能力差、全生命周期成本高等瓶颈。

与此同时，基于模型控制和诊断，多变量控制，主动控制以及先进的健康管理技术已成为未来先进控制技术发展趋势。目前的集中式控制结构几乎无法适应高达上上千赫兹带宽的主动控制。因此需要设计一种新型的发动机控制系统架构以适应未来发动机对控制系统的要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种航空发动机用多电分布式控制系统架构，其能实现控制系统驱动多电化、架构分布化、设计模块化，从而达到线缆减重、性能提升和成本降低的目标。

按照本发明提供的技术方案，所述航空发动机用多电分布式控制系统架构，包括中央控制器节点以及通过时间触发高速总线与所述中央控制器节点连接的数据集中器节点、伺服控制节点，所述伺服控制节点通过通用低速总线与多电燃油与作动节点通讯连接。

所述时间触发高速总线包括TTP/C总线，通用低速总线包括CAN总线。