078]上述裝置實(shí)施例以及方法實(shí)施例測(cè)試的對(duì)象是燃機(jī)控制系統(tǒng)，燃機(jī)主體是數(shù)學(xué)模型即預(yù)設(shè)的燃機(jī)模型，通過(guò)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)間接的控制燃機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)上述實(shí)施例的裝置及方法可以測(cè)試燃機(jī)控制系統(tǒng)的邏輯是否正確，性能是否穩(wěn)定，即控制燃機(jī)控制系統(tǒng)可以正常的接收反饋信號(hào)，及時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)出最優(yōu)的控制指令，最終使得燃機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0079]具體應(yīng)用中，以燃機(jī)主要的控制變量燃油流量(簡(jiǎn)稱(chēng)油量)為例，說(shuō)明上述裝置的工作流程:(I)操作員通過(guò)上位機(jī)監(jiān)控燃機(jī)運(yùn)行狀態(tài)；(2)控制器根據(jù)控制邏輯發(fā)出控制指令；(3)執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)控制器指令進(jìn)行動(dòng)作，輸出位移量；(4)位移傳感器采集該位移量，輸出位移信號(hào)；(5) I/O接口將此O?1V的位移信號(hào)(模擬量)經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，然后經(jīng)過(guò)設(shè)置好的函數(shù)關(guān)系將位移信號(hào)轉(zhuǎn)化為燃油流量(數(shù)字量)，并通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)傳給燃機(jī)模型；(6)燃機(jī)模型根據(jù)該燃油流量進(jìn)行計(jì)算，得出燃機(jī)轉(zhuǎn)速；(7)通過(guò)以太網(wǎng)將燃機(jī)轉(zhuǎn)速傳遞給I/O接口 ； (8) I/O接口將轉(zhuǎn)速DA轉(zhuǎn)化為4?20mA的轉(zhuǎn)速信號(hào)，發(fā)送給變頻器；(9)變頻器控制伺服電機(jī)，使其達(dá)到燃機(jī)轉(zhuǎn)速；(10)旋轉(zhuǎn)變壓器采集燃機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)反饋到控制器；(11)控制器根據(jù)反饋信息進(jìn)行下一次的控制，最終實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制。
[0080]本實(shí)施例的測(cè)試裝置中轉(zhuǎn)速模塊和執(zhí)行機(jī)構(gòu)均可以根據(jù)測(cè)試需要靈活安排調(diào)整測(cè)試方案。
[0081]1、轉(zhuǎn)速模塊
[0082]轉(zhuǎn)速模塊可對(duì)燃機(jī)控制系統(tǒng)的啟動(dòng)控制、轉(zhuǎn)速控制、加速度控制等控制模塊進(jìn)行測(cè)試；在電機(jī)上添加和刪減負(fù)載，模擬燃機(jī)的啟停特性。本發(fā)明測(cè)試裝置的轉(zhuǎn)速部分采用變頻器控制伺服電機(jī)的方式。
[0083]2、執(zhí)行機(jī)構(gòu)
[0084]執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以對(duì)燃機(jī)主要的兩個(gè)控制變量一一燃油流量和IGV進(jìn)行模擬(為敘述方便，下面舉例僅以燃油流量為例，IGV的模擬方式類(lèi)似)，本發(fā)明測(cè)試裝置采用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有兩種類(lèi)型:(I)真實(shí)的電動(dòng)閥門(mén)；(2)由控制器控制電機(jī)帶動(dòng)滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，滑臺(tái)為可以在電機(jī)帶動(dòng)下做直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械機(jī)構(gòu)，其中控制器在控制電機(jī)時(shí)，會(huì)參考電廠數(shù)據(jù)并對(duì)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行修正，使得滑臺(tái)機(jī)構(gòu)反饋回控制系統(tǒng)的信息更接近真實(shí)情況。本發(fā)明的測(cè)試裝置僅進(jìn)行燃機(jī)控制系統(tǒng)HIL測(cè)試，故不需搭建真實(shí)的油路或IGV機(jī)構(gòu)。
[0085]案例一:
[0086]電動(dòng)閥門(mén)
[0087]本發(fā)明裝置內(nèi)采用型號(hào)為OC-5的電動(dòng)閥門(mén)，AC220V供電，輸入信號(hào)O?10V，輸出信號(hào)O?10V，閥門(mén)開(kāi)度范圍O?90° ±0.1°?？刂葡到y(tǒng)的硬件平臺(tái)為合作廠商提供的通用控制器KM950，模擬量輸出模件為KM336，輸出4?20mA信號(hào)；模擬量輸入模件為KM331B，其8和16通道可以接收O?1V信號(hào)?？紤]到KM950不能提供O?1V信號(hào)，故配置直流信號(hào)隔離變換器TH301D，DC24V供電，輸入4?20mA信號(hào)，輸出O?1V信號(hào)，其工作流程如圖5:
[0088]圖5中各字母代表步驟內(nèi)容:a:控制器通過(guò)I/O底座，將控制指令發(fā)送KM336中，代表的燃油流量mf按百分比與4?20mA等比設(shè)置(例mf = 100%等價(jià)于20mA) ；b:由于閥門(mén)只接收O?1V的信號(hào)，所以要配置一個(gè)隔離器TH301D，此部分是將mf信號(hào)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)傳遞給隔離器；c:隔離器將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的O?1V信號(hào)，然后傳遞給電動(dòng)閥門(mén)；d:電動(dòng)閥門(mén)根據(jù)信號(hào)大小打開(kāi)相應(yīng)的開(kāi)度，并通過(guò)內(nèi)置的編碼器將對(duì)應(yīng)的O?1V信號(hào)傳遞給KM331B ；e:將O?1V信號(hào)對(duì)應(yīng)的mf以控制變量輸入的形式通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送給燃機(jī)模型；f:將燃機(jī)模型狀態(tài)反饋回控制器。若本發(fā)明的測(cè)試裝置采用精度更高，更貼近燃機(jī)實(shí)際使用特性的閥門(mén)，其測(cè)試效果更好。
[0089]案例二:
[0090]滑臺(tái)機(jī)構(gòu)
[0091]滑臺(tái)機(jī)構(gòu)采用現(xiàn)有的滑臺(tái)機(jī)構(gòu)，其雙軸滾珠梯形絲杠直線(xiàn)導(dǎo)軌滑臺(tái)，有效行程100mm，精度0.1mm,速度I?66mm/秒；梯形絲杠，直徑8mm，導(dǎo)程8mm ;光軸直徑12mm ;提供動(dòng)力的步進(jìn)電機(jī)為57BYGH629-25 ;步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器為42D128 ;聯(lián)軸器為L(zhǎng)38_6/12(聯(lián)軸器用來(lái)聯(lián)接兩個(gè)不同直徑的軸，使兩個(gè)軸可以按同樣的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，符號(hào)“ ”表示直徑，6和12分別為兩個(gè)軸的直徑)；限位開(kāi)關(guān)TZ-7121 ;位移傳感器DH-100 ；
[0092]步進(jìn)電機(jī)通過(guò)高速脈沖信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率控制電機(jī)速度，脈沖數(shù)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)量。由于控制器硬件不提供高速脈沖信號(hào)，本實(shí)施例裝置加入可編程控制器(Programmable Logic Controller，PLC)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制。從控制器KM950發(fā)出的控制指令信息通過(guò)RS232串口發(fā)送至PLC。滑臺(tái)的工作流程如圖6:
[0093]圖6中各字母代表步驟內(nèi)容:a:通過(guò)RS232串口將控制指令發(fā)送給PLC ；b:PLC根據(jù)控制指令發(fā)出脈沖信號(hào)；c:步進(jìn)電機(jī)在驅(qū)動(dòng)器的控制下向滑臺(tái)輸出動(dòng)力；d:滑臺(tái)進(jìn)行直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)；e:位移傳感器將采集的滑臺(tái)位移信息O?1V信號(hào)傳遞給KM331B ；f:將O?1V的位移信號(hào)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的燃油流量mf信號(hào)，并發(fā)送給燃機(jī)模型；g:燃機(jī)模型狀態(tài)信息反饋回控制器。
[0094]在上述的流程中，本實(shí)施例裝置為完成b和d步驟還需要相應(yīng)的編程和設(shè)置，主要工作有:
[0095]I)零點(diǎn)標(biāo)記
[0096]由于滑臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)要模擬燃油流量mf的大小，所以需要對(duì)滑臺(tái)上滑塊的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行精確的定位控制。為了滿(mǎn)足以上要求，首先記錄滑臺(tái)從起始位置到終點(diǎn)位置所需的脈沖總量；然后利用限位開(kāi)關(guān)確定運(yùn)動(dòng)零點(diǎn)，其實(shí)現(xiàn)方式是:每次啟動(dòng)測(cè)試裝置時(shí)，電機(jī)控制器發(fā)出控制指令，電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；限位開(kāi)關(guān)安裝在滑臺(tái)最靠近電機(jī)一側(cè)，當(dāng)滑臺(tái)碰觸到限位開(kāi)關(guān)時(shí)，發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，控制器停止發(fā)送脈沖，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，滑臺(tái)此時(shí)位置標(biāo)記為運(yùn)動(dòng)零點(diǎn)，其工作流程如圖7中b到h。
[0097]2)位置控制
[0098]零點(diǎn)標(biāo)記完成，將該點(diǎn)設(shè)置為運(yùn)動(dòng)起點(diǎn)(以燃料流量mf為例，此時(shí)mf = O)。在零點(diǎn)時(shí)脈沖值為Ntl, j步驟將Ntl作為初始值與電機(jī)控制器發(fā)出的下一時(shí)刻脈沖值N i+1進(jìn)行比較；若Ni+「N> O則進(jìn)入k步驟，電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；若N Μ-^〈0則進(jìn)入m步驟，電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)將帶動(dòng)滑臺(tái)進(jìn)行直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，滑臺(tái)的位移信息被位移傳感器采集，其工作流程如圖7中g(shù)到d?
[0099]上述實(shí)施例的燃機(jī)控制系統(tǒng)測(cè)試裝置及方法結(jié)合純數(shù)字和半物理的優(yōu)點(diǎn)，兼顧信號(hào)調(diào)理箱的優(yōu)勢(shì)，將模擬閥門(mén)特性的執(zhí)行機(jī)構(gòu)串入控制閉環(huán)的燃機(jī)硬件在回路(HardwareIn Loop, HIL)測(cè)試裝置不僅控制了成本和風(fēng)險(xiǎn)，而且可以較真實(shí)的反映燃機(jī)各工況、運(yùn)行中的參數(shù)變化，為燃機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(包括控制規(guī)律，參數(shù)選定等)提供了便利的條件。燃機(jī)控制系統(tǒng)HIL測(cè)試將所研宄的部分實(shí)物接入到燃機(jī)測(cè)試機(jī)閉環(huán)中進(jìn)行試驗(yàn)，可以將不易建模的部分以實(shí)物代替模型參與仿真試驗(yàn)，也可以用于驗(yàn)證構(gòu)成真實(shí)系統(tǒng)的某些實(shí)物部件的性能指標(biāo)及可靠性。燃機(jī)控制系統(tǒng)HIL測(cè)試需要考慮仿真模型和物理部件之間變量形式的轉(zhuǎn)換問(wèn)題，當(dāng)變量的轉(zhuǎn)化越接近真實(shí)燃機(jī)其仿真的效果將會(huì)越好。
[0100]本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)在于:<