航空发动机分层分布式控制系统数据传输系统技术方案

本发明专利技术涉及航空发动机控制系统设计领域，具体公开了一种航空发动机分层分布式控制系统数据传输系统，其中，包括：工控机，与控制系统通信连接，用于实现对所述控制系统的监视以及维护；控制系统，包括一级总线和二级总线，一级总线和二级总线上均分布式连接多个节点；当所述控制系统的工作模式为同步模式时，所述一级总线和二级总线数据传输的触发机制均为时间触发；当所述控制系统的工作模式为异步模式时，所述一级总线和二级总线数据传输的触发机制均为事件触发。本发明专利技术提供的航空发动机分层分布式控制系统数据传输系统能够实现分层分布式控制软件总线通讯及加载。布式控制软件总线通讯及加载。布式控制软件总线通讯及加载。

【技术实现步骤摘要】
航空发动机分层分布式控制系统数据传输系统


[0001]本专利技术涉及航空发动机控制系统设计领域，尤其涉及一种航空发动机分层分布式控制系统数据传输系统。

技术介绍

[0002]当前双通道全权限数字电子控制系统（Full Authority Digital Engine Control，简称FADEC）是一种集中式架构的控制系统，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。多电飞机和多电发动机正越来越成为航空业的发展方向，传统的发动机控制系统架构也正向多电分布式系统架构转变。
[0003]在航空发动机多电分布式控制系统中，控制系统计算资源划分为多个智能节点，节点间通过通讯总线串行连接。控制系统设计要考虑总线的带宽、安全、确定性以及环境适应性，因此发展出分层分布式系统架构，一级节点采用高速总线实现发动机主要控制任务计算，二级节点采用低速总线考虑高温等环境影响，实现多电执行机构作动。
[0004]分布式控制系统中需要设计数据的传输方式，包括工作模式下的控制数据通讯、监控以及维护模式下的控制软件数据包下载维护。两级总线架构及多个计算节点分布带来总线通讯调度的难题，需要考虑各节点通讯时序调度设计。由于计算资源的分散化，控制软件相应需要分布式设计，传统单个计算节点的点对点软件加载维护已不再适应，因此需要设计一种分层分布式控制软件总线通讯及加载方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种航空发动机分层分布式控制系统数据传输系统，解决相关技术中存在的缺乏分层分布式控制软件总线通讯及加载方法的问题。
[0006]作为本专利技术的一个方面，提供一种航空发动机分层分布式控制系统数据传输系统，其中，包括：工控机，与控制系统通信连接，用于实现对所述控制系统的监视以及维护；控制系统，包括一级总线和二级总线，一级总线和二级总线上均分布式连接多个节点；当所述控制系统的工作模式为同步模式时，所述一级总线和二级总线数据传输的触发机制均为时间触发；当所述控制系统的工作模式为异步模式时，所述一级总线和二级总线数据传输的触发机制均为事件触发。
[0007]进一步地，所述一级总线包括TTP/C总线，所述二级总线包括CAN总线。
[0008]进一步地，与所述一级总线连接的节点包括中央控制器节点、数据集中器节点和伺服控制节点，与所述二级总线连接的节点包括伺服控制节点和多电执行机构。
[0009]进一步地，所述伺服控制节点包括压气机控制节点、主燃油控制节点和加力喷口
控制节点。
[0010]进一步地，所述多电执行机构包括：与所述压气机控制节点通过所述CAN总线连接的导叶和放气活门电作动器；与所述主燃油控制节点通过所述CAN总线连接的增压电动泵和主燃油电动泵；与所述加力喷口控制节点通过所述CAN总线连接的加力燃油旋转直驱阀、加力泵电机和喷口电静液作动器。
[0011]进一步地，所述工控机包括：监视上位机，与所述中央控制器节点通过以太网通信连接；维护上位机，与所述中央控制器节点通过RS485下载线通信连接。
[0012]进一步地，当所述控制系统的工作模式为同步模式时，所述中央控制器节点通过一级总线和二级总线获取各个节点的控制数据，并通过所述以太网与所述监视上位机通信，实现所述工控机的数据监视；当所述控制系统的工作模式为异步模式时，所述中央控制器节点通过所述RS485下载线接收所述维护上位机的下载指令和控制软件数据包，实现与所述一级总线连接的节点控制软件和可调参数的加载；当所述控制系统的工作模式为异步模式时，与所述二级总线连接的节点通过所述二级总线接收所述一级总线的下载指令和控制软件数据包，实现与所述二级总线连接的节点的控制软件和可调参数的加载。
[0013]进一步地，所述中央控制器节点能够在各个节点的软件加载过程中，监视与所述一级总线连接的各个节点以及与所述二级总线连接的各个节点的软件加载过程，并能够向所述维护上位机反馈其自身及其他节点加载成功或失败的指示信息。
[0014]进一步地，所述伺服控制节点能够在与所述二级总线连接的各个节点的软件加载过程中，监视与所述二级总线连接的各个节点的软件加载过程，并能够向所述中央控制器节点反馈其自身及与所述二级总线连接的各个节点的控制软件和可调参数的加载成功或失败的指示信息。
[0015]本专利技术提供的航空发动机分层分布式控制系统数据传输系统，设计时间触发总线通讯调度方法，从而提高系统通讯安全确定性；基于这种分层分布式总线架构，通过同步、异步工作模式的切换实现控制软件和可调参数的加载，降低了控制系统使用维护成本。另外，由于采用两级分层总线架构，兼顾了节点通讯和环境适应性要求；在同步工作模式下，通过TTP/C的MEDL表设计，规划各节点发送时间槽，提高了通讯的时间确定性，通讯时延有界稳定；在同步工作模式下，利用一级节点作为时间主节点，实现二级CAN总线各节点的时间同步，提高系统的安全性。通过将中央控制器作为控制系统所有节点的管理和监控节点，与维护上位机和监控上位机通讯，简化了系统中其他节点的接口设计。
附图说明
[0016]附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。
[0017]图1为本专利技术提供的航空发动机分层分布式控制系统数据传输系统的结构示意图。
[0018]图2为本专利技术提供的TTP/C总线TDMA集群周期示意图。
[0019]图3为本专利技术提供的一级节点TTP/C总线MEDL表设计示意图。
[0020]图4为本专利技术提供的二级节点节CAN总线时间同步示意图。
具体实施方式
[0021]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0022]为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0023]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0024]在本实施例中提供了一种航空发动机分层分布式控制系统数据传输系统，图1是根据本专利技术实施例提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机分层分布式控制系统数据传输系统，其特征在于，包括：工控机，与控制系统通信连接，用于实现对所述控制系统的监视以及维护；控制系统，包括一级总线和二级总线，一级总线和二级总线上均分布式连接多个节点；当所述控制系统的工作模式为同步模式时，所述一级总线和二级总线数据传输的触发机制均为时间触发；当所述控制系统的工作模式为异步模式时，所述一级总线和二级总线数据传输的触发机制均为事件触发。2.根据权利要求1所述的航空发动机分层分布式控制系统数据传输系统，其特征在于，所述一级总线包括TTP/C总线，所述二级总线包括CAN总线。3.根据权利要求2所述的航空发动机分层分布式控制系统数据传输系统，其特征在于，与所述一级总线连接的节点包括中央控制器节点、数据集中器节点和伺服控制节点，与所述二级总线连接的节点包括伺服控制节点和多电执行机构。4.根据权利要求3所述的航空发动机分层分布式控制系统数据传输系统，其特征在于，所述伺服控制节点包括压气机控制节点、主燃油控制节点和加力喷口控制节点。5.根据权利要求4所述的航空发动机分层分布式控制系统数据传输系统，其特征在于，所述多电执行机构包括：与所述压气机控制节点通过所述CAN总线连接的导叶和放气活门电作动器；与所述主燃油控制节点通过所述CAN总线连接的增压电动泵和主燃油电动泵；与所述加力喷口控制节点通过所述CAN总线连接的加力燃油旋转直驱阀、加力泵电机和喷口电静液作动器。6.根据权利要求3所述的航空发动机分层分布式控制系统数据传输系统，其特征在于，所述工控机包括：监视上...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚太克，季春生，田飞龙，刘于之，连红森，
申请(专利权)人：中国航发控制系统研究所，
类型：发明
国别省市：