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发动机半实物仿真及测试解决方案
2020-03-12 09:44:45 admin 浏览:299次 【

“国防科技工业2025”和国防科技工业军民融合“十三五”规划的编制,推动着我国的装备升级。航空发动机作为飞机的心脏,被誉为“工业之花”,乃国之重器,它直接影响飞机的性能、可靠性及经济性,也是一个国家科技、工业和国防实力的重要体现。

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一、SIVB-AESBench测试对象
SIVB-AESBench,即Aero-Engine Simulation Bench航空发动机仿真测试平台,主要测试对象为航空发动机控制组件,如电子控制器(EEC)和健康管理单元(EMU)等。


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二、SIVB-AESBench测试阶段
在航空发动机控制系统研发流程中,该解决方案可用于系统级综合与验证阶段。

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三、SIVB-AESBench应用特点


用于测试航空发动机的电子控制器和健康管理单元;
系统配套性能稳定、功能完善的软硬件仿真平台SIVB-AESBench,具备高内聚、低耦合的特点;
系统能够模拟发动机控制组件所需的传感器信号,如L/RVDT、解算器、频率量、燃油流量、热电阻、热电偶、电感式压力传感器、电容式传感器、振动等信号以及执行器信号,如伺服电流阀控制、电压阀控制等;
系统能够提供发动机控制组件所需的总线信号,如RS422、AFDX、ARINC429等;
系统能够对传感器信号、执行器信号进行故障模拟,如断线故障、线间短路故障、线间阻抗故障、对电源故障、对地故障、噪声故障等;
系统能够对总线信号进行协议层故障模拟功能;
系统采用分布式仿真架构,子系统之间采用以太网组建指令传输网,采用反射内存组建数据传输网;
系统涵盖功能测试、算法测试、性能测试、传感器测试、执行器测试、总线测试、故障测试以及各部分的自动化测试等功能;
针对验证结果可以进行数据分析、故障评估、故障预警、故障再现等辅助功能;
系统通过灵活配线系统,可以自由切换系统构型;
系统支持故障注入和模型仿真同一节拍下的脚本激励功能;
系统支持FPGA代码仿真,实时性最大可达ns级仿真;
系统通过主控制器+协处理器嵌入式架构,优化仿真架构,最大程度释放CPU资源用于模型结算;
支持与发动机控制组件的开环调试、闭环调试;
支持脚本自动注入模型和故障激励;

开放二次接口,用于用户开发调用。

四、SIVB-AESBench系统框图
SIVB-AESBench平台采用上位机+下位机架构,同时搭载信号调理单元、故障注入单元、BOB监测单元,从而将模型与被测设备进行电气连接。


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上位机:用于人机交互,例如系统配置、用例开发、仿真监控等;

实时仿真系统:用于模型仿真及信号模拟,支持多核多领域模型仿真;

负载仿真&信号调理单元:用于匹配仿真系统和被测件之间的电气特性;

故障仿真注入单元:用于模拟各种传感器、执行器、总线故障;

五、SIVB-AESBench测试软件

功能模块

SIVB-AESBench软件主要包括工程配置、信号模拟、仿真测试、数据后处理、系统维护等模块。

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测试流程

     SIVB-AESBench软件具备清晰完善的测试流程,用户可使用该平台快速展开测试验证。

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->开始;


->(1)系统自检(通信、功能等自检
->(2)AESBench平台软件
->(3)仿真工程管理(模型管理、信号驱动管理、映射管理、报警监控等);
->(4)构型管理(真仿件切换等);
->(5)UUT电源上电EECEMU
->(6)部署运行
->(7)试验项目调用框架(HIL试验器接口、测试用例库)
->(8)试验(手动、自动模式)
->(9)数据可视化(座舱模拟、故障注入、状态开关等)
->(10)数据管理(记录、分析、报表);
->(11)信号故障注入(传感器、执行器、总线等);
->(12)停止部署
->(13)系统复位
->结束。

工程管理
SIVB-AESBench软件可通过工程管理快速适配不同的测试需求,无需对平台软件做任何修改。


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▼数据可视化

SIVB-AESBench软件配套多种数据可视化模块,可通过拖拽方式快速分屏为多个窗口,用于多显示屏显示。

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▼试验项测试

SIVB-AESBench软件支持用户基于试验器接口,编辑自定义试验用例,由调用框架检查、加载、运行、监视试验项用例。

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   华力创通立足国防军工、引领军民融合、强化国家意识、创新意识、产品意识,在国内仿真测试行业有着近二十年的行业经验,在诸多仿真测试领域中,以HWA-SIVB平台为基础针对航空发动机领域形成了一套完善的系统级解决方案SIVB-AESBench。


案例1:发动机控制器集成测试系统


航空发动机是一种高度复杂和精密的动力装置,直接影响飞机的性能、可靠性及经济性,是一个国家科技、工业和国防实力的重要体现。航空发动机是飞机的心脏,在飞机系统中占据重要地位,在发动机样机做出来以后,集成测试就显得格外重要。

业务需求:

相比发达国家,中国在航空发动机预研上规划和投入还存在较大差距,中国近年来在大力投入航空发动机的发展,对发动机测试要求也越来越高,安全可靠的发动机集成测试是电子控制器的重要验证平台。

特征优势:

本解决方案基于 SIVB仿真测试系统集成验证平台

采用反射内存,支持多核控制器的集成同步测试

支持LVDTRVDT、热电阻、压阻、转速、流量、热电偶、液位、开关量、模拟量等信号测试

支持 ARINC429RS422ARINC664、以太网等总线测试

采用规范化数据管理和规范化开放式软件架构

功能描述:

上位机及开发平台完成资源管理、状态监控、参数配置和模型的数据记录、显示、回放和报表生成等功能

具备硬件资源管理能力,能完成硬件资源的添加、修改、删除和属性设置,能通过拖动方式让“ICD”中定义的逻辑通道和“硬件资源”中定义的物理通道建立映射,硬件资源管理应采用树形分层

信号调理系统通过调理/转换硬件,实现仿真平台与EEC/EMU之间的电气信号匹配

具备监视视图管理能力,支持用户编辑定义视图界面,控件应能关联所有的 ICD 变量,实现监控、发动机模型显示

电源模拟系统用于模拟飞机电源在正常与故障工作状态下的供电状态,实现对EEC/EMU供电的集成验证

完成 RS422ARINC429ARINC664 总线测试及故障注入测试,完成信号的测试

系统框图:

image.png

应用领域:

本解决方案适用于发动机控制器、发动机健康管理单元的集成测试,以及发动机控制器V模型中的集成验证阶段,为发动机控制器做好过程验证测试。


案例2:发动机控制器硬件在环测试系统


硬件在回路仿真平台作为FADEC系统重要的综合测试验证手段,是不可或缺的。需要通过研制原理样机和仿真平台,探索并掌握FADEC软硬件架构、控制策略、故障诊断以及自动化测试等在内一系列关键技术,并进行发动机状态闭环等一系列仿真试验,以保证FADEC 系统集成和测试工作的顺利开展。

硬件在回路阶段采用真实的电子控制器或健康管理装置,被控对象由仿真计算机模拟。通过引入实际物理接口(如真实控制器),将全数字仿真模型转化成具备真实物理接口的实时仿真模型,对接口进行实时的测试,并为后续的集成试验打下基础。试验人员通过仿真系统对发动机状态以及飞机的飞行进行操控,完成各类仿真试验。

业务需求:

FADEC系统设计肩负着掌握FADEC系统的关键技术,对EEC的控制规律、控制逻辑、BIT和容错、重构策略和接口电路等进行高效、全面的验证等重任,从而能够快速开展前期的 FADEC 系统方案论证和评估工作。

特征优势:

本解决方案基于 SIVB仿真测试系统集成验证平台

系统采用多核仿真技术,用作复杂系统的半实物仿真

支持LVDTRVDT、热电阻、压阻、转速、流量、热电偶、液位、开关量、模拟量等信号模拟仿真

支持 ARINC429RS422ARINC664、以太网等总线实时模拟仿真

系统提供统一化仿真平台,是用户只关注仿真模型即可

支持信号和总线的故障注入、信号调理、电源模拟等复杂验证功能

功能描述:

上位机及开发平台完成资源管理、状态监控、参数配置和模型的数据记录、显示、回放和代码生成等功能

实时仿真系统用于实现飞机、发动机、传感器、燃油系统的数学模型和实时脚本解算,实现对所有信号模拟与采集通道的I/O控制,包括传感器信号模拟、执行器信号采集、总线信号激励、故障注入、电源模拟系统控制

信号调理系统通过调理/转换硬件,实现仿真平台与EEC/EMU之间的电气信号匹配

故障注入系统用于模拟EEC/EMU运行过程中出现的各类传感器故障、执行机构故障、总线信号故障、电源故障,验证 EEC/EMU的软硬件容错能力

接口连接系统通过专用电缆实现 EEC/EMU与测试系统的电气连接

电源模拟系统用于模拟飞机电源在正常与故障工作状态下的供电状态,实现对 EEC/EMU供电的集成验证

人机交互系统模拟油门杆操作、显示试验数据等

案例3:大型民机动力装置综合测试系统



大型民机动力装置综合测试系统用于支持飞机动力装置系统地面试验,由操纵与控制台、测控平台、航电系统模型、飞机状态模型、控制开关模型、发动机油门台、ARINC664总线监视器、ARINC429总线监视器、信号监视和故障注入系统、数据采集和处理系统等组成,支持静态测试试验和动态仿真试验。

业务需求:

为大型民机动力装置系统设计提供验证手段

验证发现和解决大型民机动力装置系统设计的缺陷,优化大型民机动力装置系统设计

为机上试验试飞提供相应的排故分析手段

特征优势:

本解决方案基于 HRT 半实物仿真平台

支持发动机控制系统 FADEC 与航电系统的接口试验

支持动力装置操纵系统功能试验

支持 APU 系统功能试验

支持油门台试验

功能描述:

提供飞机状态模型实时仿真功能

提供航电系统模型实时仿真功能

提供 ARINC664 总线监视器

提供 ARINC429 总线监视器

提供故障注入功能

提供 ICD 自动升级功能,支持 ICD 接口模型生成

提供自动测试功能,支持测试计划管理

提供测试用例管理,提供测试用例编辑、检查、运行等功能

提供数据后处理功能

提供配电管理



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2017-07-12 17:28:05
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