Проектирование микропроцессорной системы для вибродиагностики авиационных ГТД
ВВЕДЕНИЕ
Специфика анализа вибраций авиационных газотурбинных двигателей заключается в том, что для правильной оценки качества изготовления двигателей необходимо оценить их вибрационное поведение на различных режимах: на прогреве, ступенчатом выходе с малого газа до максимальных оборотов, приемистости и выбеге. При этом детальный анализ вибрационного состояния двигателя проводится обычно после завершения испытаний, которые повторять, если не хватает каких-либо данных, нежелательно.Хорошо известно, что специализированные средства автоматизации испытаний, хотя и имеют более узкую область применения, чем системы общего назначения, гораздо более эффективно решают поставленные перед ними задачи. Совершенствование технологии испытаний авиадвигателей выдвинуло к средствам измерения и анализа вибраций новые требования.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 ОПИСАНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ MПC ДЛЯ ВИБРОДИАГНОСТИКИ АВИАЦИОННЫХ ГТД1.2 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ
1.3 РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА
1.4 РАСЧЕТ ПОТРЕБЛЯЕМОЙ МОЩНОСТИ
1.5 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ УСТРОЙСТВА
2 Специальная часть
2.1 Аналитический обзор и состояние вопроса
2.2 Существующие системы вибродиагностики авиационных ГТД2.3 Преобразование сигнала в цифровую форму
2.4 Использование нейронной сети в решении практических задач
3. Технологическая часть
3.1 Выбор метода изготовления печатной платы
3.2 Выбор варианта TП изготовления блока
3.3 Анализ технологичности конструкции изделия
4 Обоснование экономической целесообразности разработки и внедрения устройства
4.1 Расчет себестоимости разрабатываемого устройства
4.2 Расчет эффективности инвестиций
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Быстрое преобразование Фурье и алгоритмы вычисления сверток: Пер. с англ. — М.: Радио и связь, 1985. — 248 с., ил.
2. В.А. Бесекерский, Н.Б. Ефимов, С.И. Зиатдинов др.; Под общ. Ред. В.А. Бесекерского. Микропроцессорные системы автоматического управления. — Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1988. — 365 с.
3. Дегтярев А.А. Вибрационная диагностика газотурбинных двигателеи в условиях ограниченной информации. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Рукопись. МАИ, 2002. — 100 с.
4. Козлов Н.А., Сергеев С.В. Система автоматического управления на базе MCKY—CC-4510: опыт эксплуатации. Газотурбинные технологии. Том 4. СТА, 2004. — с. 24-26.
5. ГОСТ Р ИСО 10816-4-99. Контроль состояния машин по результатам измерениявибрацийнаневращающихсячастях.Часть4.Газотурбинные установки. Госстандарт России. Москва. ИПК. Издательство стандартов, 2000. 16 с.
6. Дегтярев А.А., Колотников М.Е., Кульчихин В.Г., Леонтьев М.К., Некрасов С.С. Вибрационная диагностика технического состояния ГТД в составе газоперекачивающего агрегата. Вестник Московского авиационного института, Том 4. МАИ, 2001. — с. 12-28.
7. Смоленцев Н.К. Основы теории вейвлетов. Вейвлеты в Matlab. — М.: ДМК Пpecc, 2005. — 304 с., ил.
8. Медведев В.С., Потемкин В.Г. Нейронные сети. Matlab б/Под общ. ред. к.т.н. В.Г. Потемкина. — М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2002. — 496 с.
9. Дьяконов В.П. Визуальное математическое моделирование. М.: Солон- Пресс, 2004. — 386 с.
10. Р. Гонсалес, Р. Вудс, С. Эддинс. Цифровая обрабптка изображений в среде Matlab. М.: Техносфера, 2006. — 618 с.
11. Половко А.М., Бутусов П.Н. Matlab для студента. — СПб.: БХВ Петербург, 2005. — 320 с., ил.
12. Лазарев Ю.Ф. Начала программирования в среде Matlab: Учебное пособие. — К.: HTУУ КПИ, 2003. — 424 с.
13. Коткин Г.Л., Черкасский В.С. Компьютерное моделирование физических процессов с использованием Matlab: Учеб. пособие / Новосиб. ун—т. Новосибирск, 2001. — 173 с.
Для реализации модуля был выбран DSP процессор (Цифровой сигнальный процессор), так как архитектура данного процессора, наиболее подходящая для проведения преобразований над сигналами. Архитектура процессора так же подходит для реализации нейронных сетей, аппаратная поддержка работ с матрицами и операций типа А+В С.В соответствии с техническим заданием необходимо реализовать USB интерфейс, и в связи с этим был выбран микроконтроллер, который обеспечивает реализацию данных интерфейсов.Данные в диагностический модуль поступают с шести вибродатчиков, равномерно расположенных по всем зонам ГТД. Так как данные имеют аналоговый вид, а преобразования происходят только с цифровым сигналом, то они поступают на АЦП (аналогово—цифровой преобразователь). Все датчики подключаются к модулю при помощи кабеля и разъемов BNC. После АЦП оцифрованный сигнал подвергается БПФ (Быстрое преобразование Фурье). Для хранения промежуточных данных во время преобразования используется быстродействующая синхронная динамическая память (SDRAM). Управление SDRAM осуществляется контроллером SDRAM, который встроен в DSP процессор.