第六章 电子控制器分析

而失去控制功能时，热备
份通道自动而平滑地切入
，不降工况地控制发动机
。一般来说，双余度系统
中传感器也是双余度的。
考虑到双余度系统对有些
传感器故障难以进行判别
数字式电子控制器结构图
，因此目前正在研究将传感器的解析余度引入数字电子控制
系统，以增加系统的可靠性。
输入模块
❖ 数字式电子控制器处理的信号一般有：模拟信号、频率信号 和开关信号。输入模块一般由模拟量输入电路、频率量输入 电路、开关量输入电路等构成。通过输入电路，电子控制器 采集发动机及控制系统的各种状态参数。输入电路的形成与 电子控制器的电路结构有关。
2、热电隅传感器信号变换与调理电路
热电隅信号的变换电路一般采用专用集成电路，其冷端和 线性化电路都已集成于专用集成电路中，使用非常方便。 热电隅信号都很弱，几十毫伏左右，外界干扰不可忽视。 连接导线一般都采用双绞导线加金属屏蔽网屏蔽。在PCB 板上的走线一般也用地线包围，减少内部干扰的影响。
3、半导体集成温度传感器的应用
对于电位计式位移传感器，一般只要输送精密直流电压 源作为激励信号，传感器的输出信号比较大，信号处理电路 比较简单。电位计式位移传感器的缺点是输出阻抗较大，因 此处理电路的输入阻抗应比较大。同时电位计在滑动过程中 会产生噪声，处理电路应有良好的低通性能。
对于LVDT式的位移传感器，位移信号变换和调理电路一 般采用专用芯片。如AD598。AD598是LVDT的调制解调单 片集成电路，它将LVDT感受的位移变换成相对应的直流电 压信号。AD598为LVDT位移传感器提供激励电源，其调制 频率和幅值可以通过选择外围阻容元件确定。AD598产生的 正弦激励信号施加到LVDT的初级线圈，在LVDT的次级感应 出频率相同的两级交流信号。
级电压信号变换成适合的A/D采样
所需的电压信号。固态压阻式压力
传感器提供所需的工作电源有两种，
一种是恒压源，另一种是恒流源。
通常都采用恒流源，因为采用恒流
源的电路比采用恒压源电路的输出
精度要高，抗干扰能力强。
恒流源电路
❖ 位移信号变换与调理电路
发动机数控系统中使用的位移传感器大部分是电位计式 和线性差动变压器式（即Linear variable differential transformer,LVDT）.
❖ 模拟量信号通常包括温度、压力、位移、转速和流量等，它 们来自发动机及控制系统的各种传感器，即有电流信号也有 电压信号；即有直流信号也有交流信号；即有幅值低至几毫 伏的小信号，也有幅值达几十伏的强信号。
❖ 模拟量输入电路一般由信号调理电路和信号变换电路组成。 通过信号变换和调理电路，将上述信号统一变换成适合A/D 采样的直流电压信号。信号的变换和调理过程应充分考虑抗 干扰和电磁兼容性等问题。信号变换和调理电路还应根据传 感器的特定要求提供激励源。
❖ 压力信号变换与调理电路
wenku.baidu.com
发动机数控系统中，压力信号测量所采用的传感器一般
有：固态压阻式压力传感器、电感式压力传感器、振动筒式 压力传感器。目前使用较多的是固态压阻式压力传感器，振 动筒式压力传感器和电感式压力传感器用得较少。
固态压阻式压力传感器一般内部已包含压阻电桥，因此 它的信号调理是将电桥输出的毫伏
❖ 温度信号变换和调理电路：发动机数控系统中一般 采用电隅、金属热电阻和半导体热电阻等温度传感 器进行各种温度的测量
1、热电阻传感器信号变换与调理电路
热电阻传感器信号变换一般采用电
桥方式，使温度信号变换成电压信
号。电桥的激励即可以采用恒压源
，也可以采用恒流源。但流经热电
阻的电流不能过大，否则热电阻发热，影响测量精度。
第六章 电子控制器
❖ 电子控制器是航空发动机数字控制系统中的核心部件。从国 内外发动机电子控制器（EEC）的现状来看，电子控制器可 以分为两类。一类为模拟式电子控制器，另一类为数字式电 子控制器。
❖ 数字式电子控制器是发动机数字控制系统的核心部件。它的 主要作用是对发动机和控制系统的各重要控制参数进行采集 ，按一定的控制规律和控制算法进行处理并发出控制信号， 控制有关的执行机构，从而控制发动机的状态。同时可以根 据采集的参数对发动机和控制系统进行状态监视和故障诊断 ，保护发动机的安全运行。数字式电子控制器还可以存储发 动机及控制系统的有关工作参数和在线故障信息，为发动机 及控制系统的维护提供依据。
❖ 数字式电子控制器是一种典型的嵌入式实时控制系统，它由 控制器硬件和控制器软件组成。
❖ 数字式电子控制器从结构和功能上可以划分为输入模块、控 制模块、输出模块、电源模块以及处理模块等。为了保证可 靠性，数字式电子控制器通常采用双通道结构，也称余度系 统。其中一个通道勇于控制，另一个通道作为热备份。一旦 用于控制的通道发生故障
半导体集成温度传感器使用非常方便，但其温度测量范围 一般都有限，通常在－55~145˚C，精度一般为1%左右，而 且滞后较大，只能在精度要求不高的场合下使用。在数字式 电子控制器中它一般作为温度补偿用。有些半导体集成温度 传感器设计成一种“温控电流源”的二端元件，如AD590。
半导体集成温度传感器测瀑电路。
转速信号变换和调理电路的原理框图
❖ 信号转换电路
信号转换电路一般由模拟量转换输入电路（A/D）、频 率量转换输入电路（F/D）、开关量输入电路等构成。通过 输入电路，电子控制器将各种模拟量、频率量、开关量信号 全部转换成CPU能够接受的数字信号。 1、模拟量转换输入电路 ①逐次比较型模/数转换器 ②电压/频率型模/数转换器 （V/FC） ③并行模/数转换器 ④双积分型模/数转换器
❖ 转速信号变换与调理电路
发动机转速测量一般采用磁感应音轮式测速传感器，如 图所示。音轮为导磁材料，当音轮转动 时，齿峰和齿谷到永久磁铁的间隙变化 引起磁路中磁阻的变化，从而在线圈中 感应出相应的交变电压信号。此信号的 频率与转速成正比，幅度从几十毫伏到 几伏，内阻为数千欧。
磁感应音轮式测速原理
转速信号变换和调理电路的原理框图如图所示。图中，滤 波放大电路将伴随转速交流电压信号的干扰信号滤除，并对 交流电压信号进行放大。由于发动机的转速范围变化非常大 ，交流信号的幅值变化也很大。在低转速时信号幅值小，电 路要有足够的放大倍数；在高转速时，必须对信号进行限幅 。为了提高抗干扰能力，对信号处理电路和数字电路进行隔 离并将信号整形成方波信号。为满足数字电路的电平，需对 方波信号进行电平匹配。