本發(fā)明涉及自由射流地面試驗
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種用于在線震蕩燃燒檢測保護的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：用于反映加熱器的燃燒情況的參數(shù)，如震蕩燃燒等，需要通過高頻監(jiān)測，高速計算判定，才能真實的反映其燃燒的過程。若一旦發(fā)生震蕩燃燒，對加熱器及其周邊設(shè)備的破壞力，都是非常大的。常規(guī)的在線監(jiān)測系統(tǒng)僅僅能實現(xiàn)高頻監(jiān)測，無法實現(xiàn)高速計算判定。技術(shù)實現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明提供了一種用于在線震蕩燃燒檢測保護的系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對燃燒參數(shù)進行采集頻率大于1KHz的在線動態(tài)采集，進而在線計算，判讀該參數(shù)是否存在振蕩、超限等危險狀態(tài)的系統(tǒng)。實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種用于在線震蕩燃燒檢測保護的系統(tǒng)，包括配置加載模塊、初始化模塊、采集模塊、運算模塊、記錄模塊和復位模塊；配置加載模塊讀取上位機中的傳感器配置、算法配置和參數(shù)配置；初始化模塊對傳感器配置、算法配置和參數(shù)配置進行預篩選、預計算和預檢索簡化得到采集參數(shù)配置、運算參數(shù)配置和記錄參數(shù)配置；初始化模塊將參數(shù)量的存儲空間占用量縮減為原有的十分之一，縮減之后，系統(tǒng)運行的速度提高了4倍；采集參數(shù)配置包括采集的板卡和通道；運算參數(shù)配置包括判定算法和判定算法參數(shù)；所述判定算法包括點火啟動算法和穩(wěn)定燃燒算法；記錄參數(shù)配置包括試驗名稱；初始化模塊將采集參數(shù)配置、運算參數(shù)配置、記錄參數(shù)配置分別發(fā)送給采集模塊、運算模塊和記錄模塊；采集模塊、運算模塊和記錄模塊按照各自預設(shè)的執(zhí)行周期循環(huán)執(zhí)行；采集模塊的執(zhí)行周期為t1，在每個執(zhí)行周期內(nèi)采集模塊讀取采集板卡和通道中的采集數(shù)據(jù)，所述采集數(shù)據(jù)包括模擬量數(shù)據(jù)和數(shù)字量數(shù)據(jù)，采集模塊將采集模擬量數(shù)據(jù)換算為物理參數(shù)，并對物理參數(shù)進行閾值判斷運算，采集模塊將數(shù)字量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為預設(shè)功能的觸發(fā)信號，所述預設(shè)功能的觸發(fā)信號包括點火啟動觸發(fā)信號和穩(wěn)定燃燒觸發(fā)信號，將預設(shè)功能的觸發(fā)信號、物理參數(shù)和閾值判斷結(jié)果發(fā)送到運算模塊中；運算模塊的執(zhí)行周期為t2，在每個執(zhí)行周期內(nèi)運算模塊將接收到的物理參數(shù)、閾值判斷結(jié)果代入點火啟動算法和穩(wěn)定燃燒算法中計算，得到點火啟動算法的結(jié)果和穩(wěn)定燃燒算法的結(jié)果；在點火啟動觸發(fā)信號有效的時間段內(nèi)，若點火啟動算法的結(jié)果超出預設(shè)的閾值，運算模塊將點火啟動算法的報警結(jié)果輸出，觸發(fā)加熱器停車，若點火啟動算法的結(jié)果未超出預設(shè)的閾值，則加熱器繼續(xù)運行，在穩(wěn)定燃燒觸發(fā)信號有效的時間段內(nèi)，若穩(wěn)定燃燒算法的結(jié)果超出預設(shè)的閾值，運算模塊將穩(wěn)定燃燒算法的報警結(jié)果輸出，觸發(fā)加熱器停車，若穩(wěn)定燃燒算法的結(jié)果未超出預設(shè)的閾值，則加熱器繼續(xù)運行；運算模塊將接收到的預設(shè)功能的觸發(fā)信號、物理參數(shù)和閾值判斷結(jié)果，以及計算得到的點火啟動算法的結(jié)果和穩(wěn)定燃燒算法的結(jié)果發(fā)送給記錄模塊；記錄模塊的執(zhí)行周期為t3，在每個執(zhí)行周期內(nèi)記錄模塊將接收到的預設(shè)功能的觸發(fā)信號、物理參數(shù)、閾值判斷結(jié)果以及點火啟動算法的結(jié)果和穩(wěn)定燃燒算法的結(jié)果寫入以試驗名稱命名的數(shù)據(jù)文件中；試驗結(jié)束后，復位模塊停止所有循環(huán)，釋放所有內(nèi)存空間。進一步地，所述點火啟動算法具體為：采集模塊在n個執(zhí)行周期采集并換算得到的物理參數(shù)序列：x＝x[T,2T,L,nT]；T為采集模塊的執(zhí)行周期，對于第k個的物理參數(shù)x(kT)，預設(shè)停車上限H和停車下限L，則得到當前的物理參數(shù)x(kT)的閾值判斷結(jié)果y(kT)，y(kT)=1x(kT)≥H0L<x(kT)<H1x(kT)≤L---(1)]]>截取m個連續(xù)的物理參數(shù)，得到序列：x[(k-m+1)T,(k-m+2)T,LL(k-1)T,kT]則有閾值判斷結(jié)果序列：y[(k-m+1)T,(k-m+2)T,LL(k-1)T,kT]預設(shè)最大報警個數(shù)N，N<m計算任一執(zhí)行周期k的報警計算結(jié)果AL(kT)，當AL(kT)為1時，運算模塊發(fā)送加熱器停車觸發(fā)信號，加熱器停車。進一步地，所述穩(wěn)定燃燒算法具體為：采集模塊在n個執(zhí)行周期采集并換算得到的的物理參數(shù)序列：x′＝x′[T,2T,L,nT]，T為采集模塊的執(zhí)行周期，對于第k′個的物理參數(shù)x′(k′T)，進行粗大誤差剔除：其中，k′＝1，2，Ln，預設(shè)粗大誤差的判定值E，則有x′′(k′T)=x′(k′T)|x′(k′T)-x′[(k′-1)T]|<Ex′[(k′-1)T]|x′(k′T)-x′[(k′-1)T]|≥E---(3)]]>從第i個開始，截取m個粗大誤差剔除后的物理參數(shù)，得到序列：x″[(i-m+1)T,(i-m+2)T,LL(i-1)T,iT]計算第i個執(zhí)行周期的序列x″[(i-m+1)T,(i-m+2)T,LL(i-1)T,iT]的均值xav(iT)=Σi-m+1ix′′(iT)m---(4)]]>預設(shè)判定震蕩燃燒的最大振幅為AM，則對采樣得到序列中任一執(zhí)行周期i的物理參數(shù)x″(iT)進行震蕩燃燒的判斷得到震蕩判斷結(jié)果y′(iT)，y′(iT)1x′′(iT)≥xav(iT)+AM0xav(iT)-AM<x′′(iT)<xav(iT)+AM1x′′(iT)≤xav(iT)-AM---(5)]]>連續(xù)m個震蕩判斷結(jié)果的序列：y′[(i-m+1)T,(i-m+2)T,LL(i-1)T,iT]預設(shè)最大報警數(shù)為N，N<m，計算任一執(zhí)行周期i的報警計算結(jié)果：當AL′(iT)為1時，運算模塊發(fā)送加熱器停車觸發(fā)信號，加熱器停車。進一步地，t1、t2和t3的比例關(guān)系為1：0.85：50。有益效果：針對某高超聲速自由射流試車臺加熱器的工作特點及試驗要求，在線分析判定其工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，立即停車，有效的保護加熱器本體及周邊的設(shè)備。提高了加熱器的使用壽命。這種迅速有效的保護措施，對處于研制過程中的加熱器，有著重要的意義；對完成研制的加熱器設(shè)備，起到了監(jiān)視和保護作用，確保加熱器及試車臺上的試驗件的安全。附圖說明圖1為本發(fā)明在線震蕩燃燒檢測保護系統(tǒng)的硬件示意圖。圖2為本發(fā)明軟件運行時序圖。圖3為本發(fā)明在線震蕩燃燒檢測保護的系統(tǒng)的示意圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。如圖3所示，本發(fā)明提供了一種用于在線震蕩燃燒檢測保護的系統(tǒng)，包括配置加載模塊、初始化模塊、采集模塊、運算模塊、記錄模塊和復位模塊；配置加載模塊讀取上位機中的傳感器配置、算法配置和參數(shù)配置；初始化模塊對傳感器配置、算法配置和參數(shù)配置進行預篩選、預計算和預檢索簡化得到采集參數(shù)配置、運算參數(shù)配置和記錄參數(shù)配置；采集參數(shù)配置包括采集的板卡和通道；運算參數(shù)配置包括判定算法和判定算法參數(shù)；所述判定算法包括點火啟動算法和穩(wěn)定燃燒算法；所述點火啟動算法具體為：采集模塊在n個執(zhí)行周期采集并換算得到的物理參數(shù)序列：x＝x[T,2T,L,nT]；T為采集模塊的執(zhí)行周期，對于第k個的物理參數(shù)x(kT)，預設(shè)停車上限H和停車下限L，則得到當前的物理參數(shù)x(kT)的閾值判斷結(jié)果y(kT)，y(kT)=1x(kT)≥H0L<x(kT)<H1x(kT)≤L---(1)]]>截取m個連續(xù)的物理參數(shù)，得到序列：x[(k-m+1)T,(k-m+2)T,LL(k-1)T,kT]則有閾值判斷結(jié)果序列：y[(k-m+1)T,(k-m+2)T,LL(k-1)T,kT]預設(shè)最大報警個數(shù)N，N<m計算任一執(zhí)行周期k的報警計算結(jié)果AL(kT)，當AL(kT)為1時，運算模塊發(fā)送加熱器停車觸發(fā)信號，加熱器停車。所述穩(wěn)定燃燒算法具體為：采集模塊在n個執(zhí)行周期采集并換算得到的的物理參數(shù)序列：x′＝x′[T,2T,L,nT]，T為采集模塊的執(zhí)行周期，對于第k′個的物理參數(shù)x′(k′T)，進行粗大誤差剔除：其中，k′＝1，2，Ln，預設(shè)粗大誤差的判定值E，則有x′′(k′T)=x′(k′T)|x′(k′T)-x′[(k′-1)T]|<Ex′[(k′-1)T]|x′(k′T)-x′[(k′-1)T]|≥E---(3)]]>從第i個開始，截取m個粗大誤差剔除后的物理參數(shù)，得到序列：x″[(i-m+1)T,(i-m+2)T,LL(i-1)T,iT]計算第i個執(zhí)行周期的序列x″[(i-m+1)T,(i-m+2)T,LL(i-1)T,iT]的均值xav(iT)=Σi-m+1ix′′(iT)m---(4)]]>預設(shè)判定震蕩燃燒的最大振幅為AM，則對采樣得到序列中任一執(zhí)行周期i的物理參數(shù)x″(iT)進行震蕩燃燒的判斷得到震蕩判斷結(jié)果y′(iT)，y′(iT)1x′′(iT)≥xav(iT)+AM0xav(iT)-AM<x′′(iT)<xav(iT)+AM1x′′(iT)≤xav(iT)-AM---(5)]]>連續(xù)m個震蕩判斷結(jié)果的序列：y′[(i-m+1)T,(i-m+2)T,LL(i-1)T,iT]預設(shè)最大報警數(shù)為N，N<m，計算任一執(zhí)行周期i的報警計算結(jié)果：當AL′(iT)為1時，運算模塊發(fā)送加熱器停車觸發(fā)信號，加熱器停車。記錄參數(shù)配置包括試驗名稱；初始化模塊將采集參數(shù)配置、運算參數(shù)配置、記錄參數(shù)配置分別發(fā)送給采集模塊、運算模塊和記錄模塊；采集模塊、運算模塊和記錄模塊按照各自預設(shè)的執(zhí)行周期循環(huán)執(zhí)行；采集模塊的執(zhí)行周期為t1，在每個執(zhí)行周期內(nèi)采集模塊讀取采集板卡和通道中的采集數(shù)據(jù)，所述采集數(shù)據(jù)包括模擬量數(shù)據(jù)和數(shù)字量數(shù)據(jù)，采集模塊將采集模擬量數(shù)據(jù)換算為物理參數(shù)，并對物理參數(shù)進行閾值判斷運算，采集模塊將數(shù)字量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為預設(shè)功能的觸發(fā)信號，所述預設(shè)功能的觸發(fā)信號包括點火啟動觸發(fā)信號和穩(wěn)定燃燒觸發(fā)信號，將預設(shè)功能的觸發(fā)信號、物理參數(shù)和閾值判斷結(jié)果發(fā)送到運算模塊中；運算模塊的執(zhí)行周期為t2，在每個執(zhí)行周期內(nèi)運算模塊將接收到的物理參數(shù)、閾值判斷結(jié)果代入點火啟動算法和穩(wěn)定燃燒算法中計算，得到點火啟動算法的結(jié)果和穩(wěn)定燃燒算法的結(jié)果；如圖2所示，在點火啟動觸發(fā)信號有效的時間段內(nèi)，若點火啟動算法的結(jié)果超出預設(shè)的閾值，運算模塊將點火啟動算法的報警結(jié)果輸出，觸發(fā)加熱器停車，若點火啟動算法的結(jié)果未超出預設(shè)的閾值，則加熱器繼續(xù)運行，在穩(wěn)定燃燒觸發(fā)信號有效的時間段內(nèi)，若穩(wěn)定燃燒算法的結(jié)果超出預設(shè)的閾值，運算模塊將穩(wěn)定燃燒算法的報警結(jié)果輸出，觸發(fā)加熱器停車，若穩(wěn)定燃燒算法的結(jié)果未超出預設(shè)的閾值，則加熱器繼續(xù)運行；運算模塊將接收到的預設(shè)功能的觸發(fā)信號、物理參數(shù)和閾值判斷結(jié)果，以及計算得到的點火啟動算法的結(jié)果和穩(wěn)定燃燒算法的結(jié)果發(fā)送給記錄模塊；記錄模塊的執(zhí)行周期為t3，在每個執(zhí)行周期內(nèi)記錄模塊將接收到的預設(shè)功能的觸發(fā)信號、物理參數(shù)、閾值判斷結(jié)果以及點火啟動算法的結(jié)果和穩(wěn)定燃燒算法的結(jié)果寫入以試驗名稱命名的數(shù)據(jù)文件中；試驗結(jié)束后，復位模塊停止所有循環(huán)，釋放所有內(nèi)存空間。t1、t2和t3的比例關(guān)系為1：0.85：50。本發(fā)明根據(jù)加熱器工作異常的模式，設(shè)計出幾種判定加熱器工作異常的算法。使用時，由上位機設(shè)置好在線分析算法的數(shù)量和相關(guān)參數(shù)，下發(fā)至紅線停車系統(tǒng)PXI控制器。PXI控制器按照設(shè)定的算法，底層執(zhí)行。系統(tǒng)硬件架構(gòu)，見附圖1。該系統(tǒng)功能包括：1)接收試車臺控制系統(tǒng)發(fā)出的點火啟動觸發(fā)信號，開始進行點火啟動算法的報警結(jié)果輸出，使得加熱器主控系統(tǒng)停車，并記錄；2)接收試車臺控制系統(tǒng)發(fā)出的穩(wěn)定燃燒觸發(fā)信號，開始穩(wěn)定燃燒算法的報警結(jié)果輸出，使得加熱器主控系統(tǒng)停車，并記錄；3)當在線判定結(jié)果顯示加熱器工作超限或出現(xiàn)震蕩燃燒時，向主控系統(tǒng)發(fā)出停車觸發(fā)信號，使主控系統(tǒng)立即停車；4)對監(jiān)視參數(shù)的采集、分析和記錄的頻率為≥1KHz；5)具備高頻信號的抗干擾能力，防止高頻或隨機的干擾導致的誤停車；6)具備多種分析算法同時運行的能力。判定算法實現(xiàn)的主要特點有以下幾個方面：1)針對加熱器點火過程中，存在的點火失敗或點火延遲等故障，設(shè)計有點火成功判讀算法，防止點火失敗或點火延遲后，管路富油燃燒帶來的風險；2)針對加熱器燃燒過程中，可能發(fā)生的震蕩燃燒現(xiàn)象，設(shè)計有震蕩燃燒判讀算法，通過識別監(jiān)視參數(shù)波動的能量分布范圍，判定加熱器是否處于震蕩燃燒狀態(tài)。避免加熱器震蕩燃燒產(chǎn)生的震動(震動通常>1000G)，對加熱器及外圍設(shè)備的結(jié)構(gòu)破壞。3)針對高頻采集信號的分析和判讀的準確性和可靠性的要求，設(shè)計有抗干擾，防誤報警功能；4)針對在線多算法分析的需求，設(shè)計了高效率的軟件運行機制，確保軟件運行時，CPU占用小于30％。技術(shù)難點與解決方案難點1：高速采集、高速判定的硬件實現(xiàn)解決方案：通常實現(xiàn)高速采集和實時計算，就意味著較高的硬件配置和昂貴的經(jīng)濟代價。本系統(tǒng)通過優(yōu)化軟件結(jié)構(gòu)(初始化階段的簡化)高效的在線判定算法和最優(yōu)的系統(tǒng)性能匹配參數(shù)(即三個周期t1,t2,t3)使系統(tǒng)低成本化成為可能。該系統(tǒng)由一套PXI采集機箱，內(nèi)置PXI-6238采集和控制板卡組成。該板卡250kS/s，8通道差分，16位模擬輸入分辨率的采集板卡，隔離形式，組隔離。同時該板卡具備2路模擬輸出，6路數(shù)字輸入和4路數(shù)字輸出等功能，是多功能、低成本的板卡，適合小型測控任務。該配置實現(xiàn)了信號采集、指令接收和指令發(fā)出的全部功能，極好的控制了系統(tǒng)成本。難點2：高速采集、高速判定的軟件實現(xiàn)解決方案：實現(xiàn)軟件運行的性能優(yōu)化，從以下幾個方面實現(xiàn)：1)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化。軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，從根本上，保證了軟件運行時，能夠?qū)崿F(xiàn)負荷最小化和負載均衡化。系統(tǒng)負荷最小化，即將軟件的功能按照在線實現(xiàn)和離線實現(xiàn)區(qū)分，所述的在線實現(xiàn)即為采集模塊、運算模塊和記錄模塊的運行，所述的離線實現(xiàn)即為初始化模塊中將系統(tǒng)運行的負荷減為最小，使得在線實現(xiàn)的運行效率提高，盡量縮小在線實現(xiàn)功能的份額，使得在線運行的模塊最小化，真正實現(xiàn)“輕裝上陣”。系統(tǒng)負載均衡化，即將參與在線運算的功能，按照其負載的占用大小，合理的分配給不同的CPU，使得PXI的多核控制器的運行效率得到合理規(guī)劃，實現(xiàn)系統(tǒng)整體性能的優(yōu)化。2)軟件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化。合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計在改善在線運行效率方面的效果也非常明顯。3)簡潔的在線計算方法。在線計算方法，不能直接引用常規(guī)的數(shù)據(jù)分析算法，必須設(shè)計運行效率高，且能實現(xiàn)任務所要求的功能(超限判定、振蕩判定、防噪聲誤判和粗大點剔除等)，并將單次運算的時間控制在20us以內(nèi)。4)合理的參數(shù)匹配。在完成硬件和軟件設(shè)計后，整機測試過程中，通過調(diào)試，合理的匹配各項參數(shù)，使系統(tǒng)的主要在線負荷(采集、判定和數(shù)據(jù)記錄等)，運行平穩(wěn)，即各項負荷的CPU占用小于30％。綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁1 2 3