控制器范文10篇
時間:2024-02-21 00:54:34
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分流控制器設計與實現(xiàn)分析
摘要:文章設計了一個基于動態(tài)哈希算法的分流控制器,利用Telnet組件,完成路由器的遠程部署后,再通過SNMP組件及時獲取各路由器流量數(shù)據(jù),并管理當前的變量,通過TFTP服務器將命令文件反饋到各路由器中,從而實現(xiàn)路由器接口的流量均衡。由動態(tài)更新和均衡模塊、預處理模塊和均衡分流控制模塊進行分流控制,并利用動態(tài)哈希算法,均衡系統(tǒng)流量,獲得均衡負載量最優(yōu)解。
關鍵詞:電子通信系統(tǒng);分流控制器;設計;實現(xiàn)云計算等
現(xiàn)代電子技術的發(fā)展,使軟件分流成為一種更為有效的方法,采用分流控制器控制電子通信系統(tǒng)中各路由器先完成自分流,再在自分流的情況下分流并處理IP報文數(shù)據(jù),確保系統(tǒng)負載能夠始終處于均衡狀態(tài)。當前使用的分流系統(tǒng)處理方法主要有輪轉(zhuǎn)法、最小連接法、最低缺失法的均衡部件、融合加權法與輪轉(zhuǎn)法相結合等方法構建分流控制系統(tǒng),但這些方法都有不同程度的局限性,分流效率也較低。采用動態(tài)哈希算法架構一個電子通信系統(tǒng)分流控制器,能夠計算出負載均衡的最優(yōu)解[1]。
1電子通信系統(tǒng)分流控制器的設計與實現(xiàn)
1.1系統(tǒng)總體架構。該分流控制器軟件調(diào)控基于動態(tài)哈希算法實現(xiàn),并對分流控制器進行檢測與管理,有負載分流行為出現(xiàn)時,可利用動態(tài)哈希算法采取分流,驅(qū)動各個路由器于自身分流狀態(tài)下對IP報文進行分流,進而實現(xiàn)負載均衡化。該分流系統(tǒng)采用Eelnet組件,完成遠距離登錄并對路由器進行配置,利用簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議(SimpleNetworkManagementProtocol,SNMP)組件對路由器中的全部流組與接口中出現(xiàn)的流量進行采集,根據(jù)采集結果調(diào)控本地的變量,接著根據(jù)變量調(diào)控所有接口流組,簡單文件傳送協(xié)議(TrivialFileTrasferProtocol,TFTP)服務器則會將這個命令文件反饋到路由器中,路由器就會在命令文件的調(diào)配下確保全部接口能夠均衡數(shù)據(jù)輸出流量,進而使全部路由器接口都能在IP報文數(shù)據(jù)的輸出流量上實現(xiàn)均衡化,確保整個電子通信系統(tǒng)能夠均衡負載[2]。1.2分流控制器功能模塊。1.2.1動態(tài)更新和均衡模塊。分流控制系統(tǒng)需要完成各個流組以及接口流量的實時采集,結合流量大小進行由大到小的排序,各接口對其對應的某條數(shù)據(jù)隊列進行修復,并將流組信息暫時儲存到節(jié)點中,再對流組信息進行策略分流,這一模塊的運行包含3個步驟:(1)采集流量。該分流系統(tǒng)會先對SNMP客戶端模塊的需求進行分析,并向路由器反饋SNMP中出現(xiàn)的GET申請,同時完成對接口流量、接口流組中的流量進行實時采集,確保所有接口都能夠有效完成對對應流組隊列的修護任務,同時還需要調(diào)整本地流組隊列的全部節(jié)點,基于流量大小,將接口流量由大到小進行排列,從而保證之后能夠按照分流策略完成分流。(2)分流策略的計算。分流方案的運算基于動態(tài)哈希算法,并計算各接口中的平均流量,再計算全部接口與平均流量的差值,根據(jù)這一差值完成有序分列,當接口差值大于0時,需要對這個接口流組設計新規(guī)劃,根據(jù)差值由大到小重新劃分該接口流組,將流量最大與最小的兩個接口流組相銜接,具體銜接流組則由差值和全部接口流組大小決定。在完成這些計算與劃分后,即整理并完善了路由器設置工作,將這一設置記錄到相關的文檔中,保證之后的調(diào)配能夠有客觀的依據(jù)。(3)流量配置文件。根據(jù)流量數(shù)據(jù)制定分流策略,將策略分流設置信息儲存到對應的文檔中,最后將這一文檔發(fā)送至各路由器即可完成文件配置工作[3]。1.2.2預處理模塊。部分用戶會有特定要求,分流控制器需要先對這些特定要求進行處理,可通過對相應路由器的IP報文數(shù)據(jù)先作預處理,及時發(fā)送有用信息,并將無用信息全部刪除,之后再通過動態(tài)哈希算法均衡分流全部IP報文數(shù)據(jù)。用戶有獨立調(diào)試IP報文時,可將源端口或目標端口與用戶端口一致的IP報文先向處理機反饋后,再實施有效操作,而其他處理機則不能均勻讀取到這些報文。只有先完成對部分用戶特定要求或自定義路由器流量方案的預處理與運行,才能對其他全部的接口流組采取均衡負載運算與配置[4]。1.2.3均衡分流控制模塊。分流系統(tǒng)會對路由器進行操作,從而均衡控制電子通信系統(tǒng)分流工作。(1)新建路由器。一個用戶首次通過一個路由器的時候,首先構建一個新路由器并不斷調(diào)試置好該路由器的地址、網(wǎng)絡類型、登錄密碼等參數(shù),直至分流系統(tǒng)與路由器的其他參數(shù)能夠融合后,開始建立原始參數(shù),在統(tǒng)計路由器接口對應的IP地址、掩碼等各項參數(shù)后,用戶可自行決定使用哪類型的接口,分流系統(tǒng)會根據(jù)動態(tài)哈希算法對均衡分流進行運算與設計,并根據(jù)運算結果調(diào)控路由器初始化所需的流量。(2)啟動初始化的路由器。如果用戶只有一個路由器配置文檔時,可以根據(jù)這個文檔,設置相應的條件與路由器完成關聯(lián),確保該路由器配置文檔能夠有效獲取到路由器接口對應的IP地址、掩碼等參數(shù),再分析接口類型,并提取后續(xù)啟動的路由器所對應的各IP地址,生成地址列表,完成初始化工作后,再利用動態(tài)哈希算法對路由器流量進行均衡操作。(3)獲取設備狀況。分流控制器能夠根據(jù)用戶建立路由器的時間間隔實時采集路由器的運行情況與各類數(shù)據(jù),路由器接口流量調(diào)控結果則可以動態(tài)化的典型形式呈現(xiàn)出來,接口出現(xiàn)錯誤時,可采取相關操作進行糾正。(4)動態(tài)均衡。分流控制器實時采集到路由器接口的全部流量信息后,就要利用動態(tài)哈希算法計算并調(diào)控流量,確保路由器接口流量能夠符合每個用戶的要求,當某分流策略不符合用戶要求時,可繼續(xù)通過動態(tài)哈希算法運算,直至調(diào)控結果完全均衡化。(5)分流系統(tǒng)總線結構。分流系統(tǒng)總線主要由一條總線、通信控制器、收發(fā)器及高速光電藕合器等組成[5]。
2利用動態(tài)哈希算法設計路由器流量均衡分流策略
發(fā)射器微控制器研究論文
摘要:8位CMOS微控制器rfPIC12C509AF具有TISC中央處理器、1024×12bit可編程EPROM、41字節(jié)數(shù)據(jù)RAM、8位可編程定時/計數(shù)器、看門狗定時器、5個通用I/O等電路,內(nèi)嵌UHFASK/FSK發(fā)射器的射頻頻率范圍為310~480MHz,輸出功率+2~-12dBm,ASK數(shù)據(jù)發(fā)射速率0~40Kbps,F(xiàn)SK數(shù)據(jù)發(fā)射速率0~20Kbps,PLL鎖相。本文簡要介紹rfPIC12C509AF的特性及應用電路。
關鍵詞:微控制器無線發(fā)射器無線數(shù)據(jù)傳輸
1概述
tfPIC12C509AF是Microchip公司推出的單片集成內(nèi)嵌射頻無線數(shù)據(jù)發(fā)射器的8位CMOS微控制器。芯片具有高性能的RISC中央處理器,33條12位字長的指令,8位字長的數(shù)據(jù);內(nèi)置4MHzRC振蕩器,運行速度1μs指令周期;7個特殊功能的硬件寄存器,2級硬件堆棧,直接、間接和相對尋址方式;1024×12bit可編程EPROM,41字節(jié)數(shù)據(jù)RAM;在線串行編程(In-CircuitSerialProgrammingTM,ICSPTM),內(nèi)部RC振蕩器的頻率可編程校準(獨立于發(fā)射器的石英晶體振蕩器基準),8位可編程定時器/計數(shù)器;上電復位,看門狗定時器,低功耗睡眠模式,可編程編碼保護,5個通用I/O等功能;工作電壓2.5~5.5V,低拉耗睡眠模式電流0.2~4μA。內(nèi)嵌的UHFASK/FSK發(fā)射器,射頻頻率范圍為310~480MHz,可調(diào)節(jié)的輸出功率+2~12dbm,ASK數(shù)據(jù)發(fā)射速率0~40Kbps,F(xiàn)SK數(shù)據(jù)發(fā)射速率0~20Kbps,PLL鎖相,集成的晶體振蕩器和VCO電路僅需少量的外部元件。
可用于遙控無鍵入口(RKE)發(fā)射器、車庫門開門器、遙測(輪胎壓力,水、電、氣表、貴重物品跟蹤)、無線安防系統(tǒng)、無線電遙控等領域。
2引腳排列及功能
電子鎮(zhèn)流器控制器應用論文
摘要:IR2520是自適應鎮(zhèn)流器控制器與600V半橋驅(qū)動器單片IC,可用來驅(qū)動半橋配置中的熒光燈。文中介紹了IR2520的主要特點和基本原理,給出了它的典型應用電路。
關鍵詞:自適應鎮(zhèn)流器;控制/半橋驅(qū)動器;IR2520
1引言
國際整流器公司IR、飛利浦公司和意法半導體公司ST是生產(chǎn)熒光燈電子鎮(zhèn)流器控制芯片和功率器件的三大著名廠商。IR2520是IR公司繼IR2156、IR21571、IR21593、IR2166和IR2167之后推出的又一款自適應零電壓開關ZVS鎮(zhèn)流器控制器。它采用8腳PDIP封裝(IR2520D)和8腳SOIC封裝(IR2520S),由于IR公司已在該芯片內(nèi)集成了自適應鎮(zhèn)流器控制器和600V半橋驅(qū)動器。因而可方便地驅(qū)動30W以下緊湊型熒光燈CFL(俗稱節(jié)能燈)。IR2520的主要特點如下:
●集成有600V的半橋驅(qū)動器、高壓自舉二極管及15.6V的VCC齊納箝位二極管;
●內(nèi)置0~5VDC電壓控制振蕩器;
變壓器冷卻控制系統(tǒng)控制器硬件設計論文
摘要:變壓器的冷卻裝置是將變壓器在運行中由損耗所產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去,以保證變壓器可以安全正常的運行。本文所進行的主要核心部分就是對控制模塊進行的設計,其中包括了可以對主變壓器風扇投入與切除的溫度范圍進行自行設定,也可以按照用戶的要求而變化。
關鍵詞:變壓器;冷卻控制系統(tǒng);硬件
1變壓器冷卻控制系統(tǒng)控制模塊的設計總體思想
本文所進行的就是對變壓器冷卻控制系統(tǒng)控制器模塊進行設計,其中包括了可以對主變壓器風扇投入與切除的溫度范圍進行自行設定,也可以按照用戶的要求而變化。在傳統(tǒng)控制方式中,風扇投切的溫度限制值是不能改變的,此外,風扇電機的啟動和停止溫度有一余量,不像傳統(tǒng)的控制方式中是一個定值,避免了頻繁啟動的缺陷,此外還有運行、故障保護及報警等信號的顯示及其與控制中心或調(diào)度中心的通訊,上傳這些信息,如變壓器油溫、風扇運行狀態(tài)有無故障等。至于風扇的分組投切設置是為了節(jié)約電能,具有一定的經(jīng)濟意義,但這個分組數(shù)不宜過多,以免控制復雜,且散熱效果不佳。
控制器主要由AT89CS1單片機、A/D轉(zhuǎn)換器、鍵盤控制芯片,輸出模塊、通訊模塊以及自動復位電路等組成,其中單片機是控制器的核心,AID轉(zhuǎn)換器是把輸入信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
2變壓器風扇控制系統(tǒng)的硬件接線
智能型閥門電動控制器分析論文
摘要:介紹了一種閥門電動執(zhí)行機構的智能控制器。該控制器采用MOTOROLA公司的8位微處理器作為控制單元,用電力電子器件作為電機驅(qū)動單元,完成了一個集自動控制、手動調(diào)節(jié)、狀態(tài)檢測等功能于一體的智能系統(tǒng)。該系統(tǒng)適用于各類工業(yè)控制閥。
關鍵詞:閥門電動執(zhí)行機構智能控制器MC68HC908SR12
0引言
水、汽、油等流體與工業(yè)發(fā)展有著密切聯(lián)系,而流體在工業(yè)上的應用離不開管網(wǎng)系統(tǒng),有管網(wǎng)必然有閥門。隨著工業(yè)自動化的發(fā)展,傳統(tǒng)的手工機械調(diào)節(jié)方式在許多場合已不再適用。要實現(xiàn)管網(wǎng)系統(tǒng)的工業(yè)自動化管理,更是離不開電動閥門這個管網(wǎng)系統(tǒng)中的執(zhí)行機構。在某些應用場合,對閥門的控制不僅僅是簡單的開關控制,還涉及到開度控制以及流量等各種關系控制,這對閥門電動執(zhí)行機構控制器的智能性提出了更高的要求。文中應用微處理器設計了一種閥門控制系統(tǒng)實現(xiàn)了閥門執(zhí)行機構控制的智能化。
1系統(tǒng)工作原理和功能
閥門的控制量為閥門開度,在應用場合往往會根據(jù)實際需要將閥門開或關,或者開到一定程度,甚至動態(tài)的以某種規(guī)律開關。在傳統(tǒng)的模擬控制方式中用時間、電流的大小來表示閥門的開啟角度。由于影響時間、電流(電壓)等參數(shù)的因素很多,因此顯示的開啟角度與閥門的實際位置不易達到同步,經(jīng)常出現(xiàn)明顯的誤差[3]。同時,簡單的模擬量控制提供的信息極為有限,不利于系統(tǒng)的調(diào)試和檢修。筆者設計的智能型控制系統(tǒng)采用數(shù)字化的方法來控制電動執(zhí)行機構運行。其智能控制器系統(tǒng)構成如圖1所示。
高速紅控制器設計分析論文
摘要:根據(jù)IRDA紅外串行物理層規(guī)范IRDA-1.4設計基于PCI總線的甚高速VFIR紅外控制器,詳細分析了控制器的硬件和軟件設計方法及實現(xiàn)過程。設計中使用PCI總線主控接口芯片S5933,實現(xiàn)復雜的PCI總線接口到相對簡單的用戶接口功能轉(zhuǎn)換;使用FPGA實現(xiàn)紅外控制器的傳輸控制和時序邏輯。
關鍵詞:PCI總線接口控制器S5933甚高速紅外控制器HHH(1,13)編解碼
PCI(PeripheralComponentInterconnect)局部總線[1]是一種高性能、32位或64位地址數(shù)據(jù)多路復用的同步總線。它的用途是在高度集成的外設控制器件、擴展卡和處理器/存儲器系統(tǒng)之間提供一種內(nèi)部的連接機構,它規(guī)定了互連機構的協(xié)議、機械以及設備配置空間。PCI局部總線因具有極小延遲時間、支持線性突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸、兼容性能以及系統(tǒng)能進行全自動配置等特點受到業(yè)界青睞。PCI總線規(guī)范2.1版本還定義了由32位數(shù)據(jù)總線擴充為64位總線的方法,使總線寬度擴展,并對32位和64位PCI局部總線外設做到向前和向后兼容。
目前微機之間的紅外通信是基于IRDA-1.1標準的紅外無線串行SIR通信,參考文獻[2]給出了基于ISA總線的紅外無線串行通信卡的設計及實現(xiàn),該通信卡的數(shù)據(jù)速率為9.6kbps~115.2kbps,工作距離0~3m。但由于RS-232端口的最高數(shù)據(jù)速率上限為115.2kbps,不能滿足IRDA-1.4規(guī)范甚高速紅外VFIR16Mbps速率要求,所以使用了PCI同步總線擴展外設的方法設計甚高速紅外控制器。雖然ISA總線的傳輸速率能滿足甚高速紅外控制器設計要求,但目前許多微機系統(tǒng)已經(jīng)逐漸淘汰ISA/EISA標準總線。原因是高速微處理器和低速ISA總線之間不同步,造成擴展外設只能通過一個慢速且狹窄的瓶頸發(fā)送和接收數(shù)據(jù),使CPU高性能受到嚴重影響。
1HHH(1,13)編解碼
2001年5月,紅外無線數(shù)據(jù)協(xié)會IRDA了紅外串行物理層規(guī)范IRDA-1.4[4];它與前期的物理層規(guī)范的主要區(qū)別在于增加甚高速紅外VFIR16Mbps數(shù)據(jù)速率的編解碼技術和幀結構,而其它如視角范圍、發(fā)射器最?。ù螅┕夤β屎徒邮掌黛`敏度等規(guī)范基于相同。紅外串行物理層規(guī)范IRDA-1.4規(guī)定數(shù)據(jù)速率小于4Mbps采用RZI(歸零反轉(zhuǎn))調(diào)制,最大脈沖寬度是位周期的3/16或1/4;數(shù)據(jù)速率4Mbps采用4PPM(脈沖位置調(diào)制);數(shù)據(jù)速率16Mbps采用HHH(1,13)碼。
控制器調(diào)試設計管理論文
摘要:調(diào)節(jié)多點控制器的控制參數(shù)是一項復雜的工作,以CAN_BUS通信協(xié)議為基礎,設計了一種連接多個CAN端點的調(diào)試系統(tǒng),通過創(chuàng)建通信協(xié)議,實現(xiàn)了上位機與控制器的CAN端點的實時數(shù)據(jù)交流。闡述了控制器與上位機的通信流程。
關鍵詞:CAN_BUS調(diào)試系統(tǒng)通信協(xié)議
磁懸浮轉(zhuǎn)向架的懸浮由四組電磁鐵實現(xiàn),每組電磁鐵都有獨立的懸浮控制器,控制該點的懸浮與下落。為了獲得最優(yōu)的控制參數(shù),需要在整個轉(zhuǎn)向架的懸浮過程中通過上位機監(jiān)視軌道與電磁鐵之間的間隙、電磁鐵工作電流等狀態(tài)參數(shù)以及懸浮控制器的控制參數(shù),動態(tài)地修改控制參數(shù)以觀察控制效果。
懸浮控制器之間是相互獨立的,上位機無法同時監(jiān)控多個懸浮控制器,因此需要找到合理的通信方式使上位機同時與所有的控制器連接,使它們之間能夠?qū)崟r傳遞數(shù)據(jù)。CAN總線是一種有效支持分布式控制和實時控制的多主的異步串行通信網(wǎng)絡。由于CAN總線具有較強的糾錯能力,支持差分收發(fā),適合高噪聲環(huán)境,具有較遠的傳輸距離,在各個領域中得到了廣泛應用。CAN通信協(xié)議規(guī)定通信波特率、每個位周期的取樣位置和個數(shù)都可以自行設定,這保證了用戶在使用過程中的靈活性。選用CAN總線,無論是在抗電磁干擾方面還是在實時性方面都能夠滿足實驗要求。
圖1
1調(diào)試系統(tǒng)硬件端口的設計
電動汽車核心控制器現(xiàn)狀及趨勢
摘要:通過對電動汽車整車控制器、電機控制器及電池管理系統(tǒng)三大核心控制器進行簡要介紹,闡述了目前國內(nèi)外電動汽車核心控制器的發(fā)展現(xiàn)狀,并對其發(fā)展趨勢進行相關分析。
關鍵詞:電動汽車;控制器;現(xiàn)狀;趨勢
大力發(fā)展新能源汽車、加快交通能源轉(zhuǎn)型是實現(xiàn)汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。如今,中國已經(jīng)成為全球最大的新能源汽車市場,我國新能源車企如何乘著政策東風在市場上站穩(wěn)腳跟是決定我國汽車行業(yè)成敗的關鍵。其中,在電動汽車核心控制器技術領域?qū)崿F(xiàn)重大突破是重要環(huán)節(jié)。
1電動汽車核心控制器發(fā)展現(xiàn)狀
(1)整車控制器。整車控制器(VehicleControlUnit,簡稱VCU)是實現(xiàn)整車控制決策的核心控制單元,對電動汽車的動力性、經(jīng)濟性、安全性及舒適性有很大影響。VCU通過采集油門踏板、擋位、剎車踏板等信號來判斷當前需要的整車工作模式(充電模式或行駛模式),采取閉環(huán)控制從而計算出當前車輛所需的實際轉(zhuǎn)矩[1];負責整車網(wǎng)絡中信息的組織與傳輸、網(wǎng)絡狀態(tài)的監(jiān)控、網(wǎng)絡節(jié)點的管理、信息優(yōu)先權的動態(tài)分配以及網(wǎng)絡故障的診斷與處理;對制動能量回饋進行控制。目前整車控制器技術在國外已趨于成熟,各汽車電子零部件巨頭如博世、法雷奧都紛紛進行整車控制器研發(fā)和生產(chǎn)。部分汽車設計公司,如AVL、RICARDO,也為整車廠商提供整車控制技術方案,在電動汽車整車控制器領域也有不少成功案例。國產(chǎn)廠商大多已具備自主研發(fā)生產(chǎn)整車控制器并進行整車控制系統(tǒng)設計的能力,如比亞迪、北汽等企業(yè)均為自己配套。(2)電機控制器。電機控制器(MotorControlUnit,簡稱MCU),MCU是控制主牽引電源與電機之間能量傳輸?shù)难b置。主要作用是控制驅(qū)動電機三相輸入交流電的電壓、電流、相序及頻率來調(diào)校整車各項性能,完成對電動機轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向及能量回收的控制,保障車輛的基本安全及精準操控。我國驅(qū)動電機已基本實現(xiàn)國產(chǎn)化,但電機控制器在功率密度、芯片集成設計、熱管理設計等方面與國外差距較大。我國電力電子技術起步相對較晚,部分電機電控核心組件如IGBT芯片仍不具備完全自主生產(chǎn)能力,這使得國內(nèi)電機控制器的功率密度水平和國外量產(chǎn)產(chǎn)品存在較大差距。以IGBT模塊為例,作為新能源汽車驅(qū)動系統(tǒng)和直流充電樁的核心器件,其成本占新能源整車成本的10%,占充電樁成本的20%。中國作為世界上最大的功率半導體市場,占世界市場份額達50%以上,但中高端IGBT功率半導體主流器件,基本被歐美與日本等國外廠商壟斷,如英飛凌、三菱、日立、東芝等。(3)電池管理系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)(BatteryManagementSystem,簡稱BMS),是銜接電池組、整車控制器和驅(qū)動電機控制器的重要紐帶,是動力電池組的核心技術,也是整車企業(yè)最為關注的核心技術。電池管理系統(tǒng)的主要任務是監(jiān)測動力電池組的單體電壓、溫度、總電壓和總電流的狀態(tài),與整車進行數(shù)據(jù)通訊,預測電池的荷電狀態(tài),管控電池循環(huán)壽命,進行電池熱管理及電芯均衡管理,對電池出現(xiàn)的故障進行診斷和報警,延長其使用壽命等功能[2]。國外比較早就開始研究電動汽車,且研究初期就比較重視BMS的研究。經(jīng)過政府和各大企業(yè)幾十年的努力,來自美、日、韓、德的諸多汽車行業(yè)巨頭,如SK、DENSO、LGChem等,已經(jīng)占據(jù)電池管理系統(tǒng)領域的半壁江山。我國開始研究BMS起步較晚,在市場占有率上落后于國外產(chǎn)品。但在政府的大力支持、高校的努力推動下和企業(yè)的積極進取下,一大批像比亞迪、寧德時代、派司德科等優(yōu)質(zhì)企業(yè)已經(jīng)在全球嶄露頭角。
2電動汽車核心控制器發(fā)展趨勢
電子控制器3D打印燃油冷板設計研究
摘要:隨著飛機的任務要求更多,航空發(fā)動機設計更加復雜,發(fā)動機電子控制器性能更高,功耗不斷增加,外部環(huán)境條件更加惡劣,其散熱面臨更加嚴峻的挑戰(zhàn)。針對電子控制器3D打印燃油冷板開展了結構設計、仿真優(yōu)化、3D打印制造、實驗測試研究,3D打印燃油冷板通過了350℃高溫試驗測試,具備高換熱、低流阻、重量輕、高可靠的性能,為發(fā)動機電子控制器燃油冷板設計提供借鑒。
關鍵詞:電子控制器;冷板;3D打印;散熱
隨著飛機任務要求增多,航空發(fā)動機設計更加復雜,可調(diào)節(jié)的部位越來越多,發(fā)動機輸入和輸出參數(shù)的數(shù)量不斷增加,控制變量從10~12個增至20多個,要求發(fā)動機電子控制器具有更強的計算能力、邏輯功能和更高的控制精度。發(fā)動機電子控制器在航空發(fā)動機系統(tǒng)中占有非常重要的地位,其性能優(yōu)劣直接影響到發(fā)動機及飛機的性能,為了不斷滿足發(fā)動機發(fā)展的需求,未來電子控制器的發(fā)展目標是提高性能、減輕質(zhì)量,耐惡劣環(huán)境、提高可靠性和維護性[1]。筆者針對電子控制器設計了一種3D打印燃油液冷板,對燃油冷板結構設計、仿真優(yōu)化、3D打印制造、實驗測試進行了介紹,結果表明3D打印燃油冷板換熱性能更高、減重效果更加明顯、可靠性更高,為今后發(fā)動機電子控制器燃油液冷結構設計提供技術指導。
1電子控制器燃油冷板結構需求
發(fā)動機控制系統(tǒng)從20世紀40年代簡單的機械液壓燃油控制系統(tǒng)發(fā)展到全權限數(shù)字電子控制系統(tǒng)(FADEC),其主要是利用計算機數(shù)字運算能力實現(xiàn)對發(fā)動機的控制。隨著發(fā)動機任務剖面更多,結構愈發(fā)復雜,電子控制器控制信號增加,性能提升,功耗不斷增加。同時在繁多與復雜飛行任務要求下,電子控制器的工作環(huán)境日漸惡化,特別是在持續(xù)、高超聲速飛行條件下,發(fā)動機工作溫度可能達到650℃[2]。電子控制功耗增加、外部環(huán)境條件更加惡劣,其散熱面臨更加嚴峻的挑戰(zhàn),使用液冷散熱成了更加有效的方式。飛機燃油熱管理系統(tǒng)[3]如圖1所示,飛機發(fā)動機的FADEC采用飛機燃油進行冷卻,燃油將電子控制器中的熱量帶出,達到控制電子控制器溫度的目的發(fā)動機電子控制器的質(zhì)量大約占發(fā)動機質(zhì)量的15%~20%左右,因此,要減輕發(fā)動機的質(zhì)量,提高發(fā)動機推重比,減輕發(fā)動機電子控制器的重量是重要的途徑之一。燃油冷卻相比傳統(tǒng)液冷對液冷冷板的可靠性和安全性要求更高,如果冷板發(fā)生開裂,燃油泄漏將造成災難性的后果。綜上所述,需要研制一種散熱性能更高、重量更輕、可靠性更高的電子控制器燃油冷板,提高電子控制器耐惡劣環(huán)境能力。
2電子控制器燃油冷板結構設計