题目：现代航空发动机分布式半物理仿真系统研究

半物理仿真技术是航空发动机数字电子控制系统研制、设计和验证的重要手段，为航空发动机控制规律研究、控制参数优化、控制器性能预测、故障诊断等提供了技术保障。分布式仿真技术是近年来在利用先进计算机技术基础上发展的一种先进仿真技术，尤以对结构复杂的高性能现代发动机设计构成强有力的技术支持。分布式半物理仿真系统易设计、易维护、可重构等特点，为研制新型发动机控制系统的半物理仿真系统提供快速构建的手段。基于上述背景，本文基于分层架构和面向对象的设计思想，对现代航空发动机分布式半物理仿真系统展开研究。主要研究工作如下：1）基于分层架构设计思想，提出了发动机电子控制器硬件分层设计的概念，在此基础上对发动机控制系统仿真的设计方案进行了详细分类，即纯数值仿真、系统数值仿真、模拟信号半物理仿真、物理信号半物理仿真和外设半物理仿真，同时设计了基于物理信号仿真系统的分布式半物理仿真系统总体架构，提出了变功能仿真台的设计思想及其实现方法。2）设计了一种名称为高可靠性可配置工业总线IRCBus（Industry High-Reliability Configurable Bus）的新型现场总线，该总线综合USB、1394、CAN、Profibus、Open CAN等多种总线的优点，通过在通信底层采用热备份、总线负载均衡、故障隔离、传输出错即时快速处理手段提高其可靠性、实时性和准确性，同时以简单快捷的方式实现数据共享，以灵活的方式实现总线设备可配置性。3）提出了一种与设备无关的通信管理设计技术，其核心内容是对智能设备数据接口到实际应用设备间一系列通信处理实现分层设计，对每一层的操作进行标准化，通过引入虚拟层的概念，对智能设备和目标应用进行可灵活配置的隔离，实现了软硬件可完全独立设计的目标，有效降低了软硬件系统间的耦合度。4）提出了一种智能传感器和智能执行机构的总体设计方案。针对该系统中典型的智能温度传感器，提出了一种简单有效的抗高斯噪声和低频随机噪声的滤波算法，提高了AD采集数据的分辨率，并采用简单的电路配以特殊算法实现了智能化温度信号的实时准确采集及对多种温度传感器类型的支持；同时针对智能电液伺服阀，提出通过对其阀门位移高精度测量以闭环流量控制的设计方法，从而实现燃油流量的精确控制。5）最后用本文提出的方法，设计了二型涡喷和涡扇发动机分布式控制半物理仿真系统，对其底层与应用层进行了独立分开的设计和实现，并进行试验验证，结果表明该仿真系统具有高可靠性、高可配置性，并且软硬件系统耦合小，开发维护简单容易。本文提出的方法考虑了通用性问题，该方法可支持多种类型如涡扇、涡喷、涡桨和涡轴发动机的分布式半物理仿真系统的设计，具有重要的推广价值。