文献简介

题目 基于CAN总线的航空发动机分布式控制系统通信研究
作者 西北工业大学郭迎清教授团队
刊物（评级） 测控技术（北大核心+CSCD）
时间 2009-01-18
  • 文章摘要：航空发动机控制系统发展趋势是分布式控制系统,基于数据总线的通信技术是分布式控制系统的关键。首先对基于CAN总线的航空发动机分布式控制系统中各节点(FADEC以及智能装置节点)进行了详细设计。然后结合航空发动机分布式控制系统要求设计了CAN通信方案。最后建立了CAN通信验证平台。实验表明设计的通信方案可以满足航空发动机分布式控制系统要求。

文献知识整理

系统总体设计

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  • 选用CAN总线进行通信
  • 本设计的通信方案要求数据以20 ms为周期在控制回路中不间断准确传递,通信速率选为500 kb/s,分布距离小于40 m。

功能节点设计

FADEC设计

  • 由一台研华工控机实现
  • 为了接入CAN通信网络，设计了CAN总线接口电路,接口电路包括独立的CAN通信控制器SJA1000、高性能CAN总线收发器82C250,硬件电路图如下
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为了增强CAN总线节点的抗干扰能力,SJA1000的TX0和RX0并不是直接与82C250的TXD和RXD相连,而是通过高速光耦6N137 后与82C250相连,这样就很好地实现了总线上各CAN节点间的电气隔离。

光电耦合器

高速光耦和普通光耦的区别

tips：图上的GN137个人感觉应该是标注错误了，应为6N137

  • FADEC控制程序软件
序号 模块 功能
1 系统参数设置模块 通过FADEC设置整个系统的控制参数,包括主控程序控制参数以及智能装置参数设置
2 发动机参数显示模块 通过曲线、表盘、指示灯等实时显示发动机运行状态参数
3 智能装置参数显示模块 按用户要求显示智能装置的工作状态以及智能装置的故障情况
4 安全警报模块 向用户警报各种安全故障,如超温、超转、传感器故障等
5 数据接收与发送模块 FADEC中的关键模块,直接影响到整个控制系统的正常运行
6 控制算法运行模块 FADEC中的关键模块,直接影响到整个控制系统的正常运行

智能装置设计

  • 智能装置采用集成CAN控制器的DSP芯片TMS320F2812+CAN收发器82C250的方案
  • 在智能执行机构中,为了形成对执行机构控制输出的“小闭环”控制,外加D/A、A/D转换模块、电机驱动模块、步进电机以及智能自整角机传感器,设计的智能执行机构硬件原理如图4所示。
  • 智能执行机构硬件配置
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  • 智能传感器硬件配置
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  • 传感器检测到发动机的运行状态参数后,经A/D转换模块进入DSP微控制器。经DSP芯片中非线性补偿、信号滤波、故障检测、误差处理等程序模块处理后,由CAN总线收发模块发送至FADEC节点。

CAN总线通讯方案设计

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通讯协议的设定