发动机控制系统半物理仿真测试验证解决方案

概述

        润科通用发动机控制系统的仿真测试主要包含全数字仿真、硬件在回路仿真、半物理仿真以及台架试车几个阶段，其中硬件在回路仿真和半物理仿真是发动机研制过程核心的试验过程。

        硬件在回路仿真主要的验证对象是发动机电子控制系统，结合实时仿真的发动机本体，实现对控制系统的闭环动态测试。半物理仿真试验是在硬件在回路仿真的基础上更进一步，构造滑油、燃油、动力、空压等物理效应设备，将发动机部分真实作动器、传感器纳入到测试范围，实现硬件接口电路功能验证、闭环控制回路功能验证、控制系统级故障诊断和处置策略验证、传感器/机械液压系统的功能性能验证等一系列试验，降低台架试车的风险，提升发动机系统的研制效率。

        发动机半物理仿真试验平台分为干区、湿区两部分，在实验室布局上一般也分为相邻的两个房间。

解决方案
? 总体方案
    ? 仿真设计研发平台
        在基于模型的控制系统研发流程中，仿真设计研发平台提供合适的软件环境实现对控制算法设计建模、发动机被控对象动态特性仿真建模的业务。

    ? 测试验证干区环境

        测试验证干区环境提供实时仿真系统、数据采集、故障注入等系统，可以通过实时仿真技术实现对控制器、发动机的模拟；可以实现对发动机控制器的硬件在回路仿真测试验证。

    ? 测试验证湿区环境

        测试验证湿区环境提供电气试验设备、燃油系统、滑油系统、负压系统等物理效应设备，驱动部分发动机真实设备组件纳入到测试范围以内，并与测试验证干区环境一起构成发动机的半物理仿真测试环境。

        系统中干区试验平台实现与发动机控制器对接，湿区实验平台实现对发动机物理效应设备的测控，各参试部件的控制量和状态量在实时仿真系统中协同交互，通过发动机仿真模型对控制信号和反馈信号的实时解算、命令输出，实现对发动机系统各种运行工况的控制模拟，从而完成对发动机控制器和物理效应设备的集成测试验证。

? 主要特点
    ? 提供完整的技术手段，能够支撑发动机控制系统全数字仿真、硬件在回路仿真以及半物理仿真的试验验证
    ? 能够实现对发动机系统干区、湿区实验环境的共同设计和联合仿真验证
    ? 兼容多种仿真平台、建模工具，可根据不同的应用场景及项目需求构造高性价比的解决方案
    ? 提供高精度的发动机系统传感器信号模拟，包含液位、流量、热电阻、热电偶、振动以及滑油金属屑等传感器信号
    ? 实现对发动机控制系统主要外部信号的故障注入，包括针对发动机模型的*限状态故障注入、各传感器故障注入、执行器故障注入，验证发动机控制系统在*限工况和故障状态的工作情况
    ? 提供成熟的燃油、滑油、空气等气/液实验分系统设计方案，具有完整、系统的湿区防护和安全连锁设计
    ? 提供高转速、小惯量、高动态特性、高跟随精度的动力系统，实现对发动机系统高速轴工作状态模拟
    ? 实现物理设备的控制操作和状态监测，与仿真系统对接实现大系统综合监控
    ? 提供完整的应用管理平台，实现对实验平台、参试的控制器设备真件的运行数据采集、设备启停控制、运行参数控制、自动化测试流程控制

        综上，发动机控制系统半物理仿真测试不但构建了完整的发动机控制器硬件在回路仿真、半物理仿真用以实现对控制器及部分发动机组件的测试，还实现对所有参试设备的统一运行监控和自动化测试流程控制。