● 摘要
高压旋转燃烧试验台是为了实现航空冲压转自发动机在转子高速、强离心的旋转条件下燃烧的基本规律研究,而搭建的试验平台。试验条件严格、过程复杂、试验平台结构庞大、相关测量量需求较多、测量数据在精度要求高、数据量大,实时存储量大。传统的燃烧试验,通常采用规模较小、精度较低的数据采集卡,仪表功能单一;试验过程控制主要采用手动方式或继电器触发模式,已无法满足当前燃烧试验对测控系统的需求。随着近几十年来网络化测控系统技术应用的蓬勃发展,高精度、高可靠性、实时性强的分布式测控结构已经在燃烧试验等工业测控现场中得到了广泛的应用和重视。为了解决传统测控技术的不足,本文设计了基于PXI虚拟仪器总线技术和基于PLC自动控制的分布式测控系统,并应用于旋转燃烧台。本文通过对分布式测控系统的总线通信方式、数据采集技术、控制律设计以及测控系统性能分析等方面进行了研究;对现有的各种总线、数据采集技术、控制策略等作了详细的对比分析,进一步讨论了分布式测控系统性能分析方法,并结合已有的线性系统控制率可重构性分析,探讨了非线性的分布式测控系统的可重构性,本论文的主要工作包括:1、设计了基于PXI总线技术的分布式旋转燃烧试验测试系统。根据试验台的测试需求,分别从系统硬件配置和软件的编写两方面进行了详细的选型分析与构建;2、实现了基于PLC控制仪器的分布式控制系统的设计。分别从硬件配置和用户程序编写两方面进行了详细的描述和设计。3、实现了基于PROFIBUS-DP协议的西门子S7-300 PLC与上位机、及S7-200下位机的实时通信、基于MPI/PPI协议的S7-200 PLC与上位机实时通信的实现;4、采用自适应模糊PID控制策略,实现了在线参数调节和实时控制, 同时,为了验证控制器性能,还对非线性的被控对象进行了数学建模和系统仿真分析;5、采用基于李代数的分析方法,对燃烧试验台分布式测控系统的可重构性进行了分析研究。
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