一種基于dsp的機(jī)載智能泵源系統(tǒng)的控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于DSP的機(jī)載智能泵源系統(tǒng)的控制器，包括智能泵控制板與信號(hào)調(diào)理板。智能泵控制板包括DSP芯片及其最小電路、AD采樣電路、CAN通訊模塊和DA輸出及電壓轉(zhuǎn)電流電路o信號(hào)調(diào)理板為智能泵控制板及傳感器供電，對(duì)采集的模擬信號(hào)進(jìn)行調(diào)理。DSP芯片通過(guò)CAN通訊模塊與上位機(jī)通訊，從上位機(jī)接收控制指令、飛機(jī)狀態(tài)參數(shù)和工作周期任務(wù)剖面，從模式切換表中確定液壓泵的工作模式，計(jì)算輸出控制電液伺服閥動(dòng)作的數(shù)字電壓信號(hào)，以實(shí)時(shí)控制液壓泵的斜盤傾角，通過(guò)改變液壓泵的排量控制液壓泵出口壓力或出口流量。本發(fā)明能根據(jù)實(shí)際工況改變控制目標(biāo)，有效減少無(wú)效功率，控制液壓系統(tǒng)的發(fā)熱，減輕了機(jī)載液壓系統(tǒng)整體重量。
【專利說(shuō)明】—種基于DSP的機(jī)載智能泵源系統(tǒng)的控制器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于液壓泵的控制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于DSP(DigitalSignal Processor,數(shù)字信號(hào)處理器)的機(jī)載智能泵源系統(tǒng)的控制器。

【背景技術(shù)】
[0002]民用飛機(jī)機(jī)載液壓系統(tǒng)是指飛機(jī)上以油液為工作介質(zhì)，靠液壓驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件來(lái)完成特定操縱動(dòng)作的系統(tǒng)。作為飛機(jī)的二次能源之一，機(jī)載液壓系統(tǒng)主要為飛機(jī)主操縱系統(tǒng)、輔助操縱系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)部件輔助調(diào)整、減速板收放、起落架收放以及機(jī)輪剎車和地面轉(zhuǎn)彎等功能提供能源，其性能與可靠性對(duì)于保證飛機(jī)的安全飛行、設(shè)計(jì)性能的實(shí)現(xiàn)及飛行員的生存保障，都起著舉足輕重的作用。
[0003]隨著民用飛機(jī)在自重小、有效載荷大等方面需求的增加，飛機(jī)總體設(shè)計(jì)愈加要求機(jī)載液壓系統(tǒng)既要做到質(zhì)量輕、體積小，又要做到功率大、可靠性高，促使機(jī)載液壓系統(tǒng)沿著高壓化、大功率的方向發(fā)展。與此同時(shí)，高壓化與大功率又造成發(fā)熱功率增大、溫升增加，加大了系統(tǒng)的散熱難度，使系統(tǒng)十分臃腫，反而造成飛機(jī)重量增加。
[0004]對(duì)于現(xiàn)代民用飛機(jī)機(jī)載液壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，最理想的泵源形式是恒壓源，目前在民用飛機(jī)上廣泛采用的是恒壓變量泵。但是由于恒壓源的工作壓力是按照最大工況條件來(lái)設(shè)計(jì)的，而在飛機(jī)的典型飛行剖面中，液壓系統(tǒng)需要用到高壓力的飛行時(shí)間占總飛行時(shí)間10%以下，其余超過(guò)90%的時(shí)間里只需低壓力即可滿足飛行要求，在使用恒壓源供壓的情況下機(jī)載液壓系統(tǒng)的效率相對(duì)較低，而大量的無(wú)效功率是導(dǎo)致機(jī)載液壓系統(tǒng)發(fā)熱功率增大的重要原因之一。因此，為了有效降低液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率，同時(shí)能滿足各種情況的使用要求，需要主動(dòng)對(duì)斜盤柱塞式液壓泵進(jìn)行控制，在一定范圍內(nèi)做到壓力或流量的連續(xù)可調(diào)，以減少無(wú)效功率的產(chǎn)生。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種恒壓變量泵控制器，能夠?qū)崟r(shí)的控制斜盤傾角，進(jìn)而控制泵的排量。通過(guò)控制排量的變化，控制器能夠?qū)Ρ玫膲毫蛄髁窟M(jìn)行有效控制，在不同的工況下提供合理的壓力或流量，減少無(wú)效功率，降低系統(tǒng)溫度。同時(shí)，控制器也能對(duì)泵的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保運(yùn)行安全。
[0006]本發(fā)明提供的基于DSP的機(jī)載智能泵源系統(tǒng)控制器，包括智能泵控制板與信號(hào)調(diào)理板。智能泵控制板包括DSP芯片及其最小電路、AD采樣電路、CAN通訊模塊和DA輸出及電壓轉(zhuǎn)電流電路。
[0007]所述的信號(hào)調(diào)理板為輸入AD采樣電路的模擬信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，同時(shí)對(duì)智能泵控制板及用于測(cè)量液壓泵的壓力、溫度和隨動(dòng)活塞位移的傳感器供電。壓力包括液壓泵的出口壓力與回油壓力，溫度包括液壓栗的出口溫度、回油口溫度和冗體溫度。
[0008]所述的AD采樣電路用于采集液壓泵的壓力、溫度和隨動(dòng)活塞的位移，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳送給DSP芯片。
[0009]所述的DSP芯片通過(guò)CAN通訊模塊與上位機(jī)通訊，用于完成:(1)將液壓泵的壓力、溫度和流量上傳給上位機(jī)；所述的液壓泵流量是指液壓泵的出口流量，根據(jù)隨動(dòng)活塞的位移計(jì)算得到；(2)從上位機(jī)接收飛機(jī)狀態(tài)參數(shù)和工作周期任務(wù)剖面，根據(jù)工作周期任務(wù)剖面從模式切換表中確定液壓泵的工作模式，計(jì)算輸出控制電液伺服閥動(dòng)作的數(shù)字電壓信號(hào)，以實(shí)時(shí)控制液壓泵的斜盤傾角，通過(guò)改變液壓泵的排量控制液壓泵出口壓力或出口流量。所述的工作周期任務(wù)剖面中包括當(dāng)前工況下所有作動(dòng)器需要的壓力與流量參數(shù)。所述的模式切換表預(yù)先存儲(chǔ)在DSP芯片中，是根據(jù)作動(dòng)器需要的壓力與流量、飛行高度以及飛行速度四種參數(shù)的數(shù)值來(lái)判斷液壓泵工作模式的表格；模式切換表中設(shè)置三種液壓泵的工作模式:恒壓力模式、恒流量模式和負(fù)載敏感模式。
[0010]所述的DA輸出及電壓轉(zhuǎn)電流電路，包括DA輸出芯片和電壓轉(zhuǎn)電流電路，DA輸出芯片將DSP芯片輸出的數(shù)字電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)，電壓轉(zhuǎn)電流電路將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為±40mA電流信號(hào)，并將電流信號(hào)傳送給智能泵源系統(tǒng)，控制電液伺服閥動(dòng)作。
[0011]本發(fā)明提供的基于DSP的機(jī)載智能泵源系統(tǒng)控制器，采用雙余度設(shè)計(jì)，包括兩塊智能泵控制板。每塊智能泵控制板中的AD采樣電路和DA輸出芯片均采用雙余度設(shè)計(jì)，各有兩片。信號(hào)調(diào)理板上的信號(hào)調(diào)理通道也采用雙余度設(shè)計(jì)，包含雙倍數(shù)量的信號(hào)調(diào)理通道，本發(fā)明采集6路模擬信號(hào)，所以信號(hào)調(diào)理板上有12路信號(hào)調(diào)理通道。
[0012]本發(fā)明的機(jī)載智能泵源系統(tǒng)的控制器，優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0013](I)本發(fā)明的控制器能夠根據(jù)實(shí)際工況改變控制目標(biāo)，在滿足液壓系統(tǒng)需求的前提下有效減少無(wú)效功率，從而控制了液壓系統(tǒng)的發(fā)熱，進(jìn)而減輕了機(jī)載液壓系統(tǒng)整體的重量;
[0014](2)本發(fā)明的控制器采用DSP為核心的嵌入式系統(tǒng)，相較于工控機(jī)體積小、重量輕，適合機(jī)載條件，DSP相比較于單片機(jī)，能實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的控制算法，同時(shí)片上外設(shè)豐富，性能擴(kuò)展方便，更加具有通用性和實(shí)用性；
[0015](3)本發(fā)明的控制器采用了雙余度設(shè)計(jì)，一個(gè)控制器包含兩塊控制板，互為余度備份，每塊控制板都具有同時(shí)控制兩臺(tái)液壓泵的能力，提高了系統(tǒng)的可靠性，滿足機(jī)載設(shè)備的條件。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是傳統(tǒng)恒壓變量泵的原理圖；
[0017]圖2是傳統(tǒng)恒壓變量泵的壓力-流量曲線圖；
[0018]圖3是智能泵源實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖4是智能泵源系統(tǒng)控制器結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖5是智能泵源系統(tǒng)控制器控制板電壓轉(zhuǎn)電流電路。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的智能泵控制器及控制方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0022]如圖1所示，為一種傳統(tǒng)的恒壓變量泵結(jié)構(gòu)圖。傳統(tǒng)的恒壓變量泵的變量機(jī)構(gòu)由壓力補(bǔ)償閥、隨動(dòng)活塞和回程彈簧組成。壓力補(bǔ)償閥感知泵的出口壓力，通過(guò)對(duì)比出口壓力與調(diào)定壓力來(lái)完成機(jī)械反饋控制，控制隨動(dòng)活塞的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而改變斜盤傾角。
[0023]圖2是傳統(tǒng)的恒壓變量泵的壓力-流量曲線，圖中Qs-Ps曲線為恒壓變量泵的輸出，為負(fù)載的變化曲線，圖中陰影部分表示恒壓變量泵產(chǎn)生的無(wú)效功率?？梢灾庇^地看到液壓泵并不能很好地跟隨負(fù)載，在大部分負(fù)載情況下液壓泵產(chǎn)生了大量的無(wú)效功率，這些無(wú)效功率通過(guò)溢流閥以熱量的形式消散，從而增加了機(jī)載液壓系統(tǒng)的熱功率，需要附加散熱設(shè)備，導(dǎo)致整體重量增加。
[0024]為了減少無(wú)效功率，液壓泵需要根據(jù)負(fù)載情況實(shí)時(shí)調(diào)整輸出，本發(fā)明采用了如圖3所示的泵源系統(tǒng)。如圖3所示，兩個(gè)智能泵源系統(tǒng)都設(shè)置有本發(fā)明的智能泵控制器，智能泵控制器通過(guò)傳感器獲取智能泵的狀態(tài)信息，控制智能泵的變量機(jī)構(gòu)。智能泵控制器通過(guò)AD/DA(模數(shù)/數(shù)模)接口接收來(lái)自傳感器的模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，將計(jì)算得到的數(shù)字控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)發(fā)送給電液伺服閥，以控制智能泵的變量機(jī)構(gòu)工作?？刂瓢逋ㄟ^(guò)CAN (Controller Area Network,控制器局域網(wǎng))總線與上位機(jī)通訊，經(jīng)過(guò)USB轉(zhuǎn)CAN卡,將米集到的栗出口壓力、栗回油壓力、栗出口溫度、栗冗I體溫度、栗回油溫度和隨動(dòng)活塞似移六種數(shù)據(jù)上傳給上位機(jī)，在上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示、狀態(tài)監(jiān)控與參數(shù)整定，同時(shí)接收上位機(jī)的控制指令。
[0025]智能泵源系統(tǒng)控制器通過(guò)控制液壓泵斜盤傾角改變液壓泵的排量，而通過(guò)分析液壓泵的結(jié)構(gòu)可知，需要通過(guò)控制隨動(dòng)活塞的位置才能控制斜盤傾角。所以，本方案采用了電液伺服閥來(lái)控制隨動(dòng)活塞的運(yùn)動(dòng)。作為優(yōu)選，電液伺服閥選用了 MOOG公司的G701系列噴嘴擋板閥，額定控制電流為±40mA。
[0026]由所述的智能泵源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能需求，本發(fā)明提出了如圖4所示的基于DSP的機(jī)載智能泵源系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明的智能泵源系統(tǒng)控制器包括智能泵控制板和信號(hào)調(diào)理板兩部分，信號(hào)調(diào)理板同時(shí)作為供電板，為智能泵控制板及傳感器供電。
[0027]智能泵控制板包括DSP芯片及其最小電路、AD采樣電路、CAN通訊模塊和DA輸出及電壓轉(zhuǎn)電流電路。
[0028]本發(fā)明實(shí)施例中，DSP芯片使用德州儀器公司的TMS320F28335芯片，AD采樣電路采用AD7606模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，CAN通訊模塊采用型號(hào)是SN65HVD235的CAN收發(fā)器，DA輸出及電壓轉(zhuǎn)電流電路中，采用AD5791數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)DA輸出功能。在設(shè)計(jì)時(shí)，AD采樣電路與DA輸出及電壓轉(zhuǎn)電流電路均采用了雙余度設(shè)計(jì)，滿足了可靠性要求。
[0029]AD采樣電路用于采集液壓泵的壓力、溫度和隨動(dòng)活塞的位移，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳送給DSP芯片。采集的液壓泵的壓力信號(hào)是指通過(guò)壓力傳感器測(cè)量的液壓泵的出口壓力與回油壓力；溫度信號(hào)是指通過(guò)溫度傳感器測(cè)量的液壓泵的出口溫度、回油口溫度和殼體溫度；隨動(dòng)活塞的位移是為了計(jì)算液壓泵的出口流量，根據(jù)位移傳感器測(cè)量到的隨動(dòng)活塞的位移，然后進(jìn)行進(jìn)一步計(jì)算獲得。
[0030]DA輸出及電壓轉(zhuǎn)電流電路，包括DA輸出芯片和電壓轉(zhuǎn)電流電路，DA輸出芯片將DSP芯片輸出的數(shù)字電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)，電源轉(zhuǎn)電流電路將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為±40mA電流信號(hào)，并將電流信號(hào)傳送給智能泵源系統(tǒng)，控制電液伺服閥動(dòng)作。
[0031]DSP芯片通過(guò)CAN通訊模塊與上位機(jī)通訊，DSP芯片內(nèi)封裝了基于PID算法的控制程序。DSP芯片實(shí)現(xiàn)的功能包括:(I)將液壓泵的壓力、溫度和流量上傳給上位機(jī)；液壓泵流量是指液壓泵的出口流量，根據(jù)隨動(dòng)活塞的位移計(jì)算得到；(2)實(shí)時(shí)控制液壓泵的斜盤傾角，輸出控制電液伺服閥動(dòng)作的數(shù)字電壓信號(hào)，通過(guò)改變液壓泵的排量控制液壓泵的輸出壓力或輸出流量。
[0032]DSP芯片接收上位機(jī)的控制指令，主要包括控制控制器啟停的指令。DSP芯片從上位機(jī)接收當(dāng)前的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、大氣參數(shù)、飛機(jī)狀態(tài)參數(shù)、作動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)以及工作周期任務(wù)剖面。大氣參數(shù)主要包括外界氣壓和氣溫。飛機(jī)狀態(tài)參數(shù)主要包括飛行的飛行高度、飛行速度、馬赫數(shù)和姿態(tài)角等。作動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)包括各作動(dòng)器位移和兩腔壓力。工作周期任務(wù)剖面包括由上位機(jī)計(jì)算出的當(dāng)前工況下所有作動(dòng)器需要的壓力與流量參數(shù)。DSP芯片根據(jù)工作周期任務(wù)剖面，從模式切換表中確定液壓泵工作模式，計(jì)算液壓泵的斜盤傾角，輸出控制電液伺服閥動(dòng)作的數(shù)字電壓信號(hào)。模式切換表是預(yù)先生成并存儲(chǔ)在DSP芯片中的，是根據(jù)作動(dòng)器需要的壓力與流量、飛行高度以及飛行速度四種參數(shù)的數(shù)值來(lái)判斷液壓泵工作模式的表格。
[0033]模式切換表中設(shè)置三種液壓泵的工作模式:
[0034](I)恒壓力模式，參考輸入為作動(dòng)器需要的壓力，反饋信號(hào)為液壓泵出口壓力；
[0035](2)恒流量模式，參考輸入為作動(dòng)器需要的流量，反饋信號(hào)為液壓泵出口流量；
[0036](3)負(fù)載敏感模式，即液壓泵出口壓力跟隨負(fù)載的需求壓力，參考輸入為負(fù)載壓力與電液伺服閥壓降之和，反饋信號(hào)為液壓泵出口壓力。
[0037]DSP芯片根據(jù)參考輸入和反饋信號(hào)計(jì)算輸出控制電液伺服閥動(dòng)作的數(shù)字電壓信號(hào)，以改變液壓泵的排量。
[0038]本發(fā)明實(shí)施例中智能泵控制板的DSP芯片采用型號(hào)為TMS320F28335的芯片，該芯片支持浮點(diǎn)運(yùn)算，能夠滿足實(shí)時(shí)控制的運(yùn)算速度要求。同時(shí)，F(xiàn)28335片上集成了豐富的外設(shè)，為系統(tǒng)的通訊與控制提供了便利的條件。為了滿足未來(lái)程序的擴(kuò)展性，本發(fā)明還為DSP外擴(kuò)了型號(hào)為SST39VF的4Mb的FLASH芯片和型號(hào)為CY7C1011CV33的2Mb的SRAM芯片，F(xiàn)LASH芯片由DSP的XINTF 6控制，SRAM芯片由DSP的XINTF 7控制。在實(shí)際應(yīng)用中，智能泵控制板與飛控計(jì)算機(jī)通過(guò)飛控總線1553B進(jìn)行通訊，本發(fā)明采用BU61580協(xié)議芯片來(lái)完成通訊協(xié)議，通過(guò)F28335的XINTF I進(jìn)行控制。在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)使用CAN總線與作為上位機(jī)的筆記本電腦進(jìn)行通訊，F(xiàn)28335自帶ECAN模塊，最高支持IMbps的傳輸速率，具有32個(gè)可單獨(dú)配置的郵箱，為通訊的實(shí)現(xiàn)提供了極大的便利。在使用CAN總線時(shí)，僅需配置一個(gè)CAN收發(fā)器SN65HVD235即可實(shí)現(xiàn)通訊。如圖4所示，DSP芯片的最小電路中，還包括芯片供電模塊、時(shí)鐘電路和仿真器接口電路。芯片供電模塊用于將信號(hào)調(diào)理板傳輸來(lái)的電壓轉(zhuǎn)換為適合DSP芯片的工作電壓，為DSP芯片供電。時(shí)鐘電路的作用是為DSP芯片提供穩(wěn)定的時(shí)鐘源。仿真器接口電路的作用是對(duì)DSP芯片中的程序調(diào)試時(shí)燒寫程序使用。DSP芯片中的控制程序還實(shí)現(xiàn)了對(duì)外置模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7606的控制。
[0039]為了滿足余度配置要求，每塊控制板上有兩片AD7606模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和兩片AD5791數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片。AD7606為8通道16位的芯片，每片AD7606采集一臺(tái)智能泵的6路傳感器信號(hào)。AD5791為單通道20位的芯片，每片AD5791控制一臺(tái)智能泵的電液伺服閥。AD7606使用并行輸出，量程為±10V。兩片AD7606的輸出端均與F28335的115?136端口相連。F28335通過(guò)控制AD7606的片選信號(hào)來(lái)完成對(duì)不同泵的信號(hào)采集。AD7606具有1ΜΩ模擬輸入阻抗的輸入緩沖器以及二階抗混疊模擬濾波器，可以極大地簡(jiǎn)化前端模擬信號(hào)調(diào)理電路。AD5791通過(guò)SPI總線完成數(shù)據(jù)傳輸，本發(fā)明采用F28335的GP1 口模擬SPI時(shí)序來(lái)完成對(duì)AD5791的控制。
[0040]AD5791輸出的電壓經(jīng)過(guò)圖5的電壓轉(zhuǎn)電流電路轉(zhuǎn)換為±40mA電流信號(hào)，進(jìn)而控制電液伺服閥。在電壓轉(zhuǎn)電流電路中，第一級(jí)使用AD622作電壓跟隨器對(duì)AD5791輸出的電壓進(jìn)行調(diào)理。經(jīng)調(diào)理之后，電壓信號(hào)通過(guò)由LH0041組成的電流負(fù)反饋放大電路轉(zhuǎn)換成±40mA電流信號(hào)。輸入電壓VOUf與輸出電流I有如下關(guān)系:
「 I ,.RsH ,、 VOUTt U,…
[0041]I = {--l)x(-+ —^)
Rsl沿1 RsS
[0042]其中Uks5表示調(diào)零電壓，其值可通過(guò)調(diào)節(jié)電位器Rs6來(lái)改變，作用是調(diào)節(jié)電路的零偏。放大增益可以通過(guò)調(diào)節(jié)電位器RsS的大小來(lái)改變，通過(guò)調(diào)節(jié)增益將電路的輸出調(diào)整到±40mA。電阻Rsl串聯(lián)在AD622輸出端與LH0041的負(fù)輸入端之間，電阻Rs5串聯(lián)在電位器Rs6的輸入端與LH0041的負(fù)輸入端之間，電阻Rs7串聯(lián)在模擬地與LH0041的輸出端之間，電阻Rs8串聯(lián)在LH0041的負(fù)輸入端與LH0041的輸出端之間。圖5中，經(jīng)過(guò)DA輸出及電壓轉(zhuǎn)電流電路后的電流信號(hào)物理上經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理板，但不需要進(jìn)行信號(hào)調(diào)理。
[0043]信號(hào)調(diào)理板的功能是為輸入AD采樣電路的模擬信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，同時(shí)對(duì)智能泵控制板及傳感器供電。信號(hào)調(diào)理板對(duì)液壓泵出口壓力信號(hào)、回油壓力信號(hào)、溫度信號(hào)以及直線位移傳感器信號(hào)進(jìn)行調(diào)理。由于涉及了余度備份，所以一塊調(diào)理板上有12路信號(hào)調(diào)理通道。由于AD7606為調(diào)理電路設(shè)計(jì)帶來(lái)的便捷性，每路信號(hào)調(diào)理通道可使用由AD622組成的電壓跟隨器。對(duì)于溫度傳感器與LVDT來(lái)說(shuō)，由于傳感器輸出為4?20mA，所以在電壓跟隨器前端設(shè)計(jì)了 500Ω精密采樣電阻，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為2?1V的電壓信號(hào)。同時(shí)，信號(hào)調(diào)理板作為控制器的母板，還需要對(duì)控制板及傳感器供電。由于航空直流電源的電壓為28V，信號(hào)調(diào)理板需要將28V轉(zhuǎn)換為土 15V和+5V三種電壓，以供各類芯片及傳感器使用。
[0044]本發(fā)明的機(jī)載智能泵源系統(tǒng)的控制器可以控制泵源系統(tǒng)工作在恒壓力、恒流量或負(fù)載敏感模式。恒壓力模式與傳統(tǒng)的恒壓變量泵基本相同，壓力-流量特性曲線也一致。恒流量模式主要在需要大流量或勻速工況下使用。負(fù)載敏感模式在飛機(jī)巡航時(shí)使用，其特點(diǎn)是能跟隨負(fù)載的變化而變化，并維持一個(gè)壓差以保證飛機(jī)作動(dòng)系統(tǒng)伺服閥的正常工作。工作模式的切換由控制器根據(jù)飛控計(jì)算機(jī)(上位機(jī))傳來(lái)的大氣與飛機(jī)狀態(tài)等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后與存儲(chǔ)在控制器的模式切換表比對(duì)后完成?？刂破鬟M(jìn)行控制信號(hào)計(jì)算時(shí)采用PID算法，并且根據(jù)所處模式的不同使用不同的PID參數(shù)。
[0045]經(jīng)仿真與實(shí)驗(yàn)分析，本發(fā)明能穩(wěn)定地控制液壓泵的斜盤傾角，進(jìn)而完成一系列的控制目標(biāo)，達(dá)到對(duì)液壓泵的無(wú)效功率的抑制。
【權(quán)利要求】
1.一種基于DSP的機(jī)載智能泵源系統(tǒng)的控制器，其特征在于，包括智能泵控制板與信號(hào)調(diào)理板；其中，智能泵控制板包括DSP芯片及其最小電路、AD采樣電路、CAN通訊模塊和DA輸出及電壓轉(zhuǎn)電流電路； 所述的信號(hào)調(diào)理板為輸入AD采樣電路的模擬信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，同時(shí)對(duì)智能泵控制板及用于測(cè)量液壓泵的壓力、溫度和隨動(dòng)活塞位移的傳感器供電； 所述的AD采樣電路用于采集液壓泵的壓力、溫度和隨動(dòng)活塞的位移，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳送給DSP芯片； 所述的DSP芯片通過(guò)CAN通訊模塊與上位機(jī)通訊，用于完成:(I)將液壓泵的壓力、溫度和流量上傳給上位機(jī)；所述的液壓泵流量是指液壓泵的出口流量，根據(jù)隨動(dòng)活塞的位移計(jì)算得到；(2)從上位機(jī)接收飛機(jī)狀態(tài)參數(shù)和工作周期任務(wù)剖面，根據(jù)工作周期任務(wù)剖面從模式切換表中確定液壓泵的工作模式，計(jì)算輸出控制電液伺服閥動(dòng)作的數(shù)字電壓信號(hào)，以實(shí)時(shí)控制液壓泵的斜盤傾角，通過(guò)改變液壓泵的排量控制液壓泵出口壓力或出口流量；所述的工作周期任務(wù)剖面中包括當(dāng)前工況下所有作動(dòng)器需要的壓力與流量參數(shù)；所述的模式切換表預(yù)先存儲(chǔ)在DSP芯片中，是根據(jù)作動(dòng)器需要的壓力與流量、飛行高度以及飛行速度四種參數(shù)的數(shù)值來(lái)判斷液壓泵工作模式的表格；模式切換表中設(shè)置三種液壓泵的工作模式:恒壓力模式、恒流量模式和負(fù)載敏感模式； 所述的DA輸出及電壓轉(zhuǎn)電流電路，包括DA輸出芯片和電壓轉(zhuǎn)電流電路，DA輸出芯片將DSP芯片輸出的數(shù)字電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)，電壓轉(zhuǎn)電流電路將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為±40mA電流信號(hào)，并將電流信號(hào)傳送給智能泵源系統(tǒng)，控制電液伺服閥動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSP的機(jī)載智能泵源系統(tǒng)的控制器，其特征在于，所述的DSP芯片的型號(hào)為TMS320F28335，AD采樣電路采用型號(hào)為AD7606的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，CAN通訊模塊采用型號(hào)為SN65HVD235的CAN收發(fā)器，DA輸出芯片采用型號(hào)為AD5791的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，所述的信號(hào)調(diào)理板采用型號(hào)為AD622的芯片組成電壓跟隨器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于DSP的機(jī)載智能泵源系統(tǒng)的控制器，其特征在于，所述的DSP芯片的最小電路，包括:外擴(kuò)的型號(hào)為SST39VF的4Mb的FLASH芯片，型號(hào)為CY7C1011CV33的2Mb的SRAM芯片，與上位機(jī)通訊的1553B模塊，芯片供電模塊、時(shí)鐘電路和仿真器接口電路；其中，1553B模塊是型號(hào)為BU61580協(xié)議芯片；芯片供電模塊用于將信號(hào)調(diào)理板傳輸來(lái)的電壓轉(zhuǎn)換為適合DSP芯片的工作電壓；時(shí)鐘電路為DSP芯片提供穩(wěn)定的時(shí)鐘源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于DSP的機(jī)載智能泵源系統(tǒng)的控制器，其特征在于，所述的DA輸出及電壓轉(zhuǎn)電流電路控制器包含兩塊智能泵控制板，每塊智能泵控制板包含兩塊AD采樣電路和兩塊DA輸出及電壓轉(zhuǎn)電流電路，信號(hào)調(diào)理板包含雙倍數(shù)量的信號(hào)調(diào)理通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于DSP的機(jī)載智能泵源系統(tǒng)的控制器，其特征在于，所述的電壓轉(zhuǎn)電流電路，使用AD622作電壓跟隨器對(duì)AD5791輸出的電壓進(jìn)行調(diào)理，將調(diào)理后的電壓信號(hào)通過(guò)由LH0041組成的電流負(fù)反饋放大電路轉(zhuǎn)換成±40mA的電流信號(hào)。
【文檔編號(hào)】F04B49/06GK104214082SQ201410410764
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月20日
【發(fā)明者】王少萍, 李宇昂, 常真衛(wèi), 王興堅(jiān), 茍小華, 張超, 王永翔, 孫凱, 陳洪鋒 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué), 中航力源液壓股份有限公司