涡轴发动机分布式控制系统架构设计.pdf

本文讨论了民用涡轴发动机分布式控制系统的架构设计问题。分布式控制系统，特别是针对航空发动机的控制领域，经过近三十年的发展已成为控制研究的一个热点。分布式控制系统相较于传统集中式控制结构而言，在空间结构上有着显著的差异。然而，对于分布式控制系统的具体架构设计，学术界目前尚未形成统一的结论。 分布式控制系统的发展过程中，由于物理实现的限制，会出现不同的结构形式。国内外学者对分布式控制系统架构设计进行了大量的研究。例如，美国俄亥俄州立大学的学者Bela Purkar在相关论文中提出了涡轴发动机分布式控制系统从部分分布式结构到完全分布式结构的多个不同阶段共出现了多种不同的分布式结构设计方案，并对每一种系统结构都进行了详细说明。 国内方面，也有学者对分布式控制系统架构方案的成熟度进行了研究。例如，宋军强等人分析了不同分布式控制系统架构方案的成熟度。分布式控制系统架构设计的目的是提高控制系统的模块化程度，并基于系统中的智能节点(包括智能传感器、智能处理器和数据集中器)进行设计。 涡轴发动机分布式控制系统的架构设计中，以当前高温电子元件技术的成熟度为主要依据，提出了适合当前涡轴发动机分布式控制系统的架构为数据集中器与智能节点混合的部分分布式系统架构。该设计针对某型涡轴发动机进行了分布式控制系统架构方案的详细设计，将系统划分为多个数据集中器节点，并重点确定了各节点的功能划分及信号传输。 文章中还提到了基于IEEE 1451标准的智能节点设计，旨在提高分布式控制系统的模块化程度。IEEE 1451是一系列标准，用于连接和操作各种智能传感器和执行器的网络，使得它们可以通过通用的网络接口与计算机通信。这些标准定义了物理设备的接口、通信协议和软硬件接口，以便于不同制造商的设备能够相互操作。 分布式控制系统在航空发动机控制中的应用需要综合考量多种技术因素，包括高温电子元件的成熟度、控制系统模块化的程度、智能节点的设计、以及不同传感器和执行器的选择等。通过混合使用数据集中器和智能节点的方法，可以有效地提高系统的可靠性、灵活性和扩展性。此外，采用IEEE 1451标准有利于实现设备间的互操作性，便于系统集成和升级。这些技术和设计原则为航空发动机分布式控制系统的设计提供了重要的参考和指导。