本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種燃油調(diào)節(jié)器電氣性能的模擬系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和燃油調(diào)節(jié)器是最重要的兩個(gè)部件，兩者緊密配合，完成發(fā)動(dòng)機(jī)的供油。但是，當(dāng)燃油調(diào)節(jié)器未及時(shí)提供或裝入發(fā)動(dòng)機(jī)后，給發(fā)動(dòng)機(jī)控制器單機(jī)測(cè)試方面帶來(lái)了很多困難，尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)控制器控制算法測(cè)試方面和發(fā)動(dòng)機(jī)控制器算法在備件移植方面。

發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和燃油調(diào)節(jié)器是一個(gè)固定組合，在測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)控制器控制算法時(shí)必須要接入燃油調(diào)節(jié)器。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)所需的燃油量，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器根據(jù)當(dāng)前燃油量通過(guò)控制算法向燃油調(diào)節(jié)器發(fā)出控制波形，調(diào)節(jié)燃油調(diào)節(jié)器油路活門動(dòng)作，返回調(diào)節(jié)后的燃油量，進(jìn)而驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的燃油控制能力。通常發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和燃油調(diào)節(jié)器由不同廠家生產(chǎn)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)控制器控制算法廠所級(jí)測(cè)試變得十分困難，嚴(yán)重影響產(chǎn)品交付的進(jìn)度。同時(shí)，當(dāng)燃油調(diào)節(jié)器裝入整機(jī)后，由于拆卸困難，使得發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的單機(jī)測(cè)試和單機(jī)排故變得更加困難；

由于燃油調(diào)節(jié)器自身的差異性，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和燃油調(diào)節(jié)器直接存在固定搭配的關(guān)系。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制器備件更換時(shí)，需要將原控制器的比例換算關(guān)系移植到備件中。當(dāng)燃油調(diào)節(jié)器裝入發(fā)動(dòng)機(jī)后，作為非更換件，無(wú)法拆卸下來(lái)與發(fā)動(dòng)機(jī)控制器備件進(jìn)行配調(diào)，無(wú)法進(jìn)行比例換算關(guān)系的移植。因此每個(gè)燃油調(diào)節(jié)器配置固定編號(hào)的備件，從而造成了發(fā)動(dòng)機(jī)控制器數(shù)量上的增加和浪費(fèi)。

目前，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器控制算法的測(cè)試通常采用真實(shí)的燃油調(diào)節(jié)器來(lái)測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，但由于燃油調(diào)節(jié)器體積大、攜帶困難，給外場(chǎng)維護(hù)帶來(lái)很多困難；發(fā)動(dòng)機(jī)控制器控制算法的移植通過(guò)將控制器裝入實(shí)驗(yàn)室的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油控制系統(tǒng)，來(lái)調(diào)節(jié)參數(shù)，完成參數(shù)的移植。由于場(chǎng)所的限制，無(wú)法在外場(chǎng)完成發(fā)動(dòng)機(jī)控制算法的靈活移植，造成發(fā)動(dòng)機(jī)控制器備件數(shù)量的增多。

中國(guó)專利CN103699114A公開(kāi)了一種用于航空燃油調(diào)節(jié)裝置調(diào)試試驗(yàn)的控制器及控制方法，該專利應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，并且用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油調(diào)節(jié)裝置調(diào)試，采用模塊化技術(shù)集中測(cè)量和控制提高控制器的靈活性和通用性，采用數(shù)字控制技術(shù)提高系統(tǒng)控制精度；并沒(méi)有公開(kāi)應(yīng)用模擬技術(shù)來(lái)解決本專利所要解決的技術(shù)問(wèn)題，該專利也不能解決本專利所要解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種燃油調(diào)節(jié)器電氣性能的模擬系統(tǒng)，該燃油調(diào)節(jié)器電氣性能的模擬系統(tǒng)采用模擬量AO輸入的方式設(shè)定數(shù)字電位器的阻值。數(shù)字電位器的固定端A、B連接變壓器線圈輸出端NNOUTALL和NNOUT-，滑動(dòng)端W作為角位移傳感器的輸出NNOUT+?？刂破鞲鶕?jù)阻值需求通過(guò)SPI通訊來(lái)設(shè)定數(shù)字電位計(jì)的阻值，實(shí)現(xiàn)NNOUT+和NNOUT-之間的電阻變化。當(dāng)NNIN方波輸入時(shí)實(shí)現(xiàn)NNOUT方波的幅值隨AO輸入調(diào)節(jié)波形幅值的功能，完成模擬燃油調(diào)節(jié)器的電氣功能；解決了燃油調(diào)節(jié)器體積大、攜帶困難，給外場(chǎng)維護(hù)帶來(lái)很多困難的問(wèn)題；及由于場(chǎng)所的限制，無(wú)法在外場(chǎng)完成發(fā)動(dòng)機(jī)控制算法的靈活移植，造成發(fā)動(dòng)機(jī)控制器備件數(shù)量的增多的問(wèn)題。

當(dāng)NNIN方波輸入時(shí)實(shí)現(xiàn)NNOUT方波的幅值隨AO輸入調(diào)節(jié)波形幅值的功能，完成模擬燃油調(diào)節(jié)器的電氣功能

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明提供的一種燃油調(diào)節(jié)器電氣性能的模擬系統(tǒng)，包括振蕩器、檔位輸入模塊、微處理器、數(shù)字電位計(jì)和變壓器，微處理器、數(shù)字電位計(jì)由電源模塊供電；所述微處理器的信號(hào)輸入端分別與振蕩器和檔位輸入模塊的信號(hào)輸出端連接，所述微處理器的信號(hào)輸出端與數(shù)字電位計(jì)的信號(hào)輸入端連接；所述數(shù)字電位計(jì)的固定端A與變壓器的輸出總繞組端NNOUTALL連接，固定端B與變壓器的輸出繞組的NNOUT-連接，滑動(dòng)端W與變壓器的輸出繞組的NNOUT+連接；

發(fā)動(dòng)機(jī)控制器發(fā)出的方波信號(hào)NNIN輸入到變壓器的激磁繞組線圈端NNIN+和NNIN-。

所述微處理器通過(guò)SPI通訊與數(shù)字電位計(jì)的信號(hào)輸入端連接。

所述數(shù)字電位計(jì)選用1024檔位的AD5293芯片。

所述微處理器選用自帶AD采集功能的8位AVR微處理器ATmega128。

本發(fā)明的有益效果在于：采用模擬量AO輸入的方式設(shè)定數(shù)字電位器的阻值。數(shù)字電位器的固定端A、B連接變壓器線圈輸出端NNOUTALL和NNOUT-，滑動(dòng)端W作為角位移傳感器的輸出NNOUT+?？刂破鞲鶕?jù)阻值需求通過(guò)SPI通訊來(lái)設(shè)定數(shù)字電位計(jì)的阻值，實(shí)現(xiàn)NNOUT+和NNOUT-之間的電阻變化。最終，當(dāng)NNIN方波輸入時(shí)實(shí)現(xiàn)NNOUT方波的幅值隨AO輸入調(diào)節(jié)波形幅值的功能，完成模擬燃油調(diào)節(jié)器的電氣功能，為發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的單機(jī)測(cè)試方面帶來(lái)了很多便利。解決了燃油調(diào)節(jié)器體積大、攜帶困難，給外場(chǎng)維護(hù)帶來(lái)很多困難的問(wèn)題；也解決了由于場(chǎng)所的限制，無(wú)法在外場(chǎng)完成發(fā)動(dòng)機(jī)控制算法的靈活移植，造成發(fā)動(dòng)機(jī)控制器備件數(shù)量的增多的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中微處理器的數(shù)據(jù)軟件流程圖；

圖3是本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)控制器控制算法測(cè)試方塊圖；

圖4是本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的比例換算關(guān)系示意圖。

具體實(shí)施方式

下面進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但要求保護(hù)的范圍并不局限于所述。

如圖1所示的一種燃油調(diào)節(jié)器電氣性能的模擬系統(tǒng)，包括振蕩器、檔位輸入模塊、微處理器、數(shù)字電位計(jì)和變壓器，微處理器、數(shù)字電位計(jì)由電源模塊供電；所述微處理器的信號(hào)輸入端分別與振蕩器和檔位輸入模塊的信號(hào)輸出端連接，所述微處理器的信號(hào)輸出端與數(shù)字電位計(jì)的信號(hào)輸入端連接；所述數(shù)字電位計(jì)的固定端A與變壓器的輸出總繞組端NNOUTALL連接，固定端B與變壓器的輸出繞組的NNOUT-連接，滑動(dòng)端W與變壓器的輸出繞組的NNOUT+連接；

發(fā)動(dòng)機(jī)控制器發(fā)出的方波信號(hào)NNIN輸入到變壓器的激磁繞組線圈端NNIN+和NNIN-。

所述微處理器通過(guò)SPI通訊與數(shù)字電位計(jì)的信號(hào)輸入端連接。

所述數(shù)字電位計(jì)選用1024檔位的AD5293芯片；所述微處理器選用自帶AD采集功能的8位AVR微處理器ATmega128。通過(guò)ATmega128芯片的AD采集功能進(jìn)行檔位輸入，通過(guò)SPI通訊來(lái)設(shè)定數(shù)字電位計(jì)AD5293的阻值。AD0～AD3為檔位輸入；AD5293的復(fù)位采用RC復(fù)位模式；VDD、VSS、V_LOGIC并聯(lián)10μF和0.1μF電容到GND，起到濾波作用；VDD、VSS為±15V雙極性供電；V_LOGIC選定為ATmega128的供電電壓VCC，作為ATmega128輸出SPI信號(hào)高電平的判斷準(zhǔn)則，保證電平的一致性。EXT_CAP外加1μF電容到GND；RDY、SDO為OC級(jí)開(kāi)路模式，外加上拉2.2K電阻到VCC，實(shí)現(xiàn)電壓跳變供ATmega128采集用。DP_RDY為檔位調(diào)整的標(biāo)識(shí)位，1為調(diào)整成功，0為調(diào)整失敗，作為模擬角位移傳感器的輸出，供上位機(jī)或外部電路用。

燃油調(diào)節(jié)器電氣性能是一個(gè)電磁式傳感器，用來(lái)測(cè)量閥門的轉(zhuǎn)軸角位移，由定子和轉(zhuǎn)子組成，其中定子繞組作為變壓器的原邊，接收固定勵(lì)磁頻率和勵(lì)磁電壓的信號(hào)，轉(zhuǎn)子繞組作為變壓器的副邊，通過(guò)電磁耦合和轉(zhuǎn)子的角位移的變化(即閥門的轉(zhuǎn)軸角位移情況)感應(yīng)出不同幅值的感應(yīng)電壓，其幅值在一定的轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)與轉(zhuǎn)角成線性關(guān)系。

忽略燃油調(diào)節(jié)器內(nèi)部復(fù)雜的公式和關(guān)系式，從輸入輸出角度看，輸入為一個(gè)方波信號(hào)，輸出為根據(jù)轉(zhuǎn)軸的角位移隔離變換出幅值可變化的方波，類似于旋轉(zhuǎn)變壓器。在電子電路中，通過(guò)力學(xué)的方式控制旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出難度較大，可以將其轉(zhuǎn)換為“固定變壓器+可調(diào)電阻器”的電子控制方式，通過(guò)可調(diào)電阻器阻值的變化，改變電阻分壓比例，實(shí)現(xiàn)輸出方波幅值的變化。

固定變壓器實(shí)現(xiàn)輸入方波信號(hào)的隔離變換輸出波形；固定變壓器線圈的匝數(shù)比、導(dǎo)線電阻、繞線方式、相位關(guān)系和燃油調(diào)節(jié)器各繞組保持一致，其中線圈輸入端NNIN+和NNIN-模擬激磁繞組，輸出端NNOUT+和NNOUT-模擬輸出繞組。輸出NNOUT+和NNOUT-端與激磁信號(hào)NNN+和NNN-端同相位。

可調(diào)電阻R實(shí)現(xiàn)輸出波形的幅值改變。首先，方波信號(hào)NNIN波形會(huì)輸入到激磁繞組線圈端NNIN+和NNIN-，經(jīng)線圈隔離變換后在輸出總繞組端NNOUTALL和NNOUT-輸出方波A，然后方波A通過(guò)可調(diào)電阻R進(jìn)行幅值分壓輸出，從而在0和NNOUT-之間輸出幅值可變化的方波NNOUT。

結(jié)合自動(dòng)測(cè)試設(shè)備和數(shù)字電位計(jì)，為實(shí)現(xiàn)燃油調(diào)節(jié)模擬器和自動(dòng)測(cè)試設(shè)備間的交互，可調(diào)電阻是通過(guò)“微處理器+數(shù)字電位計(jì)”來(lái)實(shí)現(xiàn)的。采用模擬量AO輸入的方式設(shè)定數(shù)字電位器的阻值。數(shù)字電位器的固定端A、B連接變壓器線圈輸出端NNOUTALL和NNOUT-，滑動(dòng)端W作為角位移傳感器的輸出NNOUT+?？刂破鞲鶕?jù)阻值需求通過(guò)SPI通訊來(lái)設(shè)定數(shù)字電位計(jì)的阻值，實(shí)現(xiàn)NNOUT+和NNOUT-之間的電阻變化。最終，當(dāng)NNIN方波輸入時(shí)實(shí)現(xiàn)NNOUT方波的幅值隨AO輸入調(diào)節(jié)波形幅值的功能，完成模擬燃油調(diào)節(jié)器的電氣功能。

軟件主要包括AD采集、SPI寫數(shù)據(jù)、SPI讀數(shù)據(jù)等模塊。軟件結(jié)構(gòu)采用“while+for循環(huán)”的套用模式。微處理器的數(shù)據(jù)軟件流程圖如圖2所示。

微處理器通過(guò)“AD采集”模塊識(shí)別出需要設(shè)定的檔位值，并與其存儲(chǔ)的檔位進(jìn)行比較。當(dāng)檔位變化時(shí)，“SPI寫數(shù)據(jù)”模塊按照上圖2所示的寫時(shí)序圖將數(shù)據(jù)寫入AD5293芯片，之后“SPI讀數(shù)據(jù)”模塊按照上圖3所示的讀時(shí)序圖從AD5293芯片中讀取檔位數(shù)據(jù)值；經(jīng)與設(shè)定檔位值比較后將DP_RDY置位。若設(shè)定檔位不成功，可重復(fù)2次再進(jìn)行設(shè)定；若3次設(shè)定都未成功，則退出循環(huán)，檔位設(shè)定失敗。

本發(fā)明解決了發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的單機(jī)測(cè)試和單機(jī)排故困難的問(wèn)題。在發(fā)動(dòng)機(jī)控制器單機(jī)測(cè)試時(shí)，需要測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)控制器“控制算法”的正確性。如圖3所示，通過(guò)“燃油調(diào)節(jié)模擬器”完成“控制算法”的測(cè)試?！叭加驼{(diào)節(jié)模擬器”接收發(fā)動(dòng)機(jī)控制器發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)NNIN波形，并模擬燃油調(diào)節(jié)器油路活門的動(dòng)作輸出波形幅值可變的NNOUT波形。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器接收到NNOUT波形后，經(jīng)“比例換算”得到反饋燃油量，與計(jì)算燃油量取差值后通過(guò)“控制算法”輸出PWM波形。最后，通過(guò)測(cè)試PWM波形的正確性來(lái)判斷控制算法的正確性，完成發(fā)動(dòng)機(jī)控制器“控制算法”的測(cè)試。

發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的比例換算關(guān)系為燃油調(diào)節(jié)器輸出NNOUT波形的幅值和反饋燃油量的關(guān)系，由燃油調(diào)節(jié)器的自身特性，通常換算關(guān)系為y＝kx+b(x為NNOUT波形的幅值，y為反饋燃油量)的線性關(guān)系。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器原件通過(guò)“燃油調(diào)節(jié)模擬器”得到調(diào)節(jié)點(diǎn)A1(x1，y1)和A2(x2，y2)和校驗(yàn)點(diǎn)B1、B2、B3后，“燃油調(diào)節(jié)模擬器”向發(fā)動(dòng)機(jī)控制器備件輸入相同波形的幅值x1、x2，通過(guò)調(diào)節(jié)備件中的電阻R1、R2使備件輸出相同的反饋燃油量y1、y2。當(dāng)在備件上得到A1(x1，y1)和A2(x2，y2)時(shí)，認(rèn)為備件與原件具有相同的換算關(guān)系，也就是備件和原件具有相同比例換算關(guān)系。同時(shí)為了提高移植精度，增加最小點(diǎn)B1、中值點(diǎn)B2和最大點(diǎn)B3的校驗(yàn)工作，至此完成比例換算關(guān)系的移植。比例換算關(guān)系示意圖如圖4所示。