发明内容
本发明的目的在于提供一种辅助动力装置中进气门组件的控制系统，其解决了背景技术中辅助动力装置中进气门组件可靠性低、难于维护以及故障诊断效率低的技术问题。
本发明的技术解决方案是：
该辅助动力装置中进气门组件的控制系统，包括与处理器连接的用于系统调试排除故障的进气门激励控制电路，进气门激励控制电路包括开门控制信号和关门控制信号的驱动电路、驱动电流和过流监控电路；进气门激励控制电路的输入信号包括开门控制信号(即开门命令离散信号)、关门控制信号(即关门命令离散信号)、门启动信号和门驱动电流信号；所述进气门激励控制电路的输出信号包括开门驱动激励信号、关门驱动激励信号、门驱动电压监控、门驱动电流监控、门驱动过流监控和门电流回绕信号；所述开门控制信号和关门控制信号驱动电路中，当开门命令离散信号和关门命令离散信号同时输入时，通过与非门逻辑确定开门命令离散信号拥有优先权。
开门命令离散信号是处理器发出的控制进气门打开的命令信号；关门命令离散信号是处理器发出的控制进气门关闭的命令信号；门启动信号是用于初始化进门激励控制电路的信号；门驱动电流信号是控制采样电阻反馈，用于反映驱动电流的大小；开门驱动激励信号是控制大功率场效应管道通断，控制开门驱动电压是否输出；关门驱动激励信号是控制大功率场效应管道通断，控制关门驱动电压是否输出；门驱动电压监控信号是监控驱动电路是否驱动进气门，有驱动电压输出则为高电平；门驱动电流监控信号时监控驱动电路是否驱动进气门，有驱动电流输出则为高电平；门驱动过流监控信号是监控进气门驱动电路是否过流，过流则为高电平；门电流回绕信号是用于反映驱动电流的大小。
以上所述辅助动力装置中进气门组件的控制系统还包括用于提高故障诊断命中率的故障树模型；所述驱动电流和过流监控电路输出故障记录，故障记录与故障树模型的故障点对比，定位故障。其中故障树模型的建立包括以下步骤：1]定义系统故障并建立故障树；2]通过对该辅助动力系统进气门组件的分析和实验数据，得出各事件发生概率；3]通过各事件发生概率得出概率重要度及故障系数；4]依据故障系数大小排序，确定故障维护流程。
以上所述开门控制信号和关门控制信号驱动电路中，当开门命令离散信号为高电平HI时，开关三极管V1偏置导通，通过电阻R34产生电压U1，驱动FET功率管，光偶V61控制在过流情况下使FET功率管断开；其中电压U1是由电阻R36和电容C11组合进行延时去尖峰；当开门命令信号为低电平LO时，关门命令能通过与非门逻辑，使开关三极管V2导通；经过电阻R38产生电压U2，驱动FET功率管，光偶V62控制在过流情况下使FET功率管断开；所述电压U2经电阻R40和电容C12组合延迟去尖峰。
以上所述驱动电流和过流监控电路的电源和激励电路之间设置一个精密电阻，精密电阻上的压降与放大器连接；所述放大器分别通过两个分压电阻在同相端输入，另两个分压电阻在反向端输入；所述激励电路产生的激励电流回绕信号传给A/D转换器作为比例电压；所述放大器的输出电压为每1A激励电流对应0.1V电压。
以上所激励电流回绕信号还与比较器连接；所述比较器包括第一比较器N4A和第二比较器N4B，当电流大于0.5V，第一比较器N4A输出门电流监控离散量为高时，表示有驱动电流工作；当电流大于10A，第二比较器N4B输出门过流监控离散量为高时，表示过流；门正常驱动时，通过母板上大功率管输出的开门/关门驱动电压也反馈回本功能模块，通过分压和稳压电路提供门驱动电压监控离散量，其类型为TTL电平，若为高电平时则表示有门驱动电压输出；过流时，该门过流监控离散量通过D触发器D2A驱动光偶V61、光偶V62使开/关门激励信号从13V变为28V使母板上大功率管断开，从而关断门驱动输出。
以上所述精密电阻为0.1Ω，用于保证精度；驱动电流和过流监控电路的电源为+28V；电压U1与电压U2均为+13V。
本发明的优点在于：
1、优化了辅助动力装置中进气门组件的控制系统相关电路，控制合理，可靠性高；
2、考虑到维护的需要，按照故障树分析结论设置故障点，通过故障记录来定位故障；可以使用地面维护机查看记录的故障；
3、维护时，可根据系统报出的故障结合故障诊断得到故障系数制定排故流程，可以提高维护排故效率。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详述，
该辅助动力装置中进气门组件的控制系统，包括与处理器连接的用于系统调试排除故障的进气门激励控制电路，进气门激励控制电路包括开门控制信号和关门控制信号的驱动电路、驱动电流和过流监控电路；进气门激励控制电路的输入信号包括开门命令离散信号、关门命令离散信号、门启动信号和门驱动电流信号；进气门激励控制电路的输出信号包括开门驱动激励信号、关门驱动激励信号、门驱动电压监控、门驱动电流监控、门驱动过流监控和门电流回绕信号；开门控制信号和关门控制信号驱动电路中，当开门命令离散信号DOPENCODS和关门命令离散信号DCLOSCODS同时输入时，通过与非门逻辑确定开门命令离散信号拥有优先权。具体参见表-1进气门相关信号
表1
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开门控制信号和关门控制信号驱动电路的具体电路设计如图2所示：
开门命令信号DOPENCODS(P2B16)HI时使V1偏置导通，这样通过R34产生一个+13V驱动FET功率管。这个电压由R36和C11组合进行延时去尖峰。光偶V61控制在过流情况下使功率管断开。
如果开门命令信号DOPENCODS为LO，关门命令DCLOSCODS才能通过与非门逻辑，使V2导通。这样经过R38产生一个+13V电压。该电压经R40/C12组合延迟去尖峰驱动FET功率管。光偶V62控制在过流情况下使功率管断开。
除了完成进气门的打开、关闭控制，同时考虑到了对驱动电流、驱动电压的监控，作为离散量提供给处理器，用以提高系统的可靠性。一个0.1Ω的精密电阻连接在+28V电源和激励电路之间。其上压降被连接到放大器N10C，通过分压电阻R124，R125在同相端输入，R126，R127在反向端输入，该放大器输出电压为每1A激励电流对应0.1V电压。这样激励电流回绕信号DOORCWADC(P2A9)传给A/D转换器作为比例电压。
激励电流回绕信号DOORCWADC(P2A9)还连接到比较器。
如果电流大于0.5V比较器N4A输出DOORCD为高(HI)，表示有驱动电流工作。如果电流大于10A则N4B输出DOOROC为高，表示过流。这时该信号通过D触发器D2A驱动光偶V61、V62使开/关门激励信号DOPNCOG5/DCLOSCOG4从13V变为28V使母板上大功率管断开，从而关断门驱动输出。
当门正常驱动时，则通过母板上大功率管输出的开门/关门驱动电压DOPNCODSP和DCLOSCODSP也反馈回ACM模块，通过分压和稳压电路提供门驱动电压监控DOORVD，为TTL电平，高则表示有门驱动电压输出。
该辅助动力装置中进气门组件的控制系统还包括用于提高故障诊断命中率的故障树模型；其中驱动电流和过流监控电路输出故障记录，故障记录与故障树模型的故障点对比，定位故障。其中故障树模型的建立包括以下步骤：1]定义系统故障并建立故障树；2]通过对该辅助动力系统进气门组件的分析和实验数据，得出各事件发生概率；3]通过各事件发生概率得出概率重要度及故障系数；4]依据故障系数大小排序，确定故障维护流程。
其建立具体过程如下：通过对该辅助动力装置进气门组件的分析，对系统划定边界，即进气门故障，然后分析顶事件发生的、直接的、必要的和充分的原因得出8个次级顶事件，进而通过不断地对系统的分析，逐层向下，一直到达故障树的分解极限，将故障树分解为若干个底事件。如图1所示，故障树各门事件的含义参见表2，故障记录表见表3。
由此故障树模型，通过定性分析、故障树定量分析、重要度分析，可得：
各故障概率重要度顺序为：
X11＞X13＞X7＞X10＞X9＞X8＝X6＞X5＞X12＞X2＝X4＞X1＝X3
各故障概故障系数顺序为：
X11＞X7＞X12＞X10＞X9＞X8＝X6＞X5＞X13＞X2＝X4＞X1＝X3
其中概率重要度顺序能为可靠性设计提供依据，故障系数顺序可提高系统调试排故的效率。
表2故障树门事件含义
门或事件
定义
T
进气门故障
M1
进气门完全打开信号故障
M2
进气门完全关闭信号故障
M3
进气门打开时间过长
M4
进气门关闭时间过长
M5
进气门打开驱动电路过流(可恢复)
M6
进气门关闭驱动电路过流(可恢复)
M7
进气门打开驱动电路过流(不可恢复)
M8
进气门关闭驱动电路过流(不可恢复)
M9
进气门打开驱动电流过小
M10
液压执行机构故障
M11
进气门关闭驱动电流过小
M12
液压系统故障
X1
进气门完全打开传感器故障
X2
进气门完全打开离散量调理电路故障
X3
进气门完全关闭传感器故障
X4
进气门完全关闭离散量调理电路故障
X5
进气门作动器被卡死
X6
进气门打开驱动电路故障
X7
采样电路故障
X8
进气门关闭驱动电路故障
X9
负载短路
X10
逻辑关断电路故障
X11
负载断路
X12
液压系统欠压
X13
PTU故障
表3故障记录表
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通过对该辅助动力系统进气门组件的分析和实验数据，各底事件发生的大致概率见表4：
表4底事件故障概率
底事件
故障概率
进气门完全打开传感器故障
0.0001
进气门完全打开离散量调理电路故障
0.0002
进气门完全关闭传感器故障
0.0001
进气门完全关闭离散量调理电路故障
0.0002
进气门作动器被卡死
0.0005
进气门打开驱动电路故障
0.001
采样电路故障
0.005
进气门关闭驱动电路故障
0.001
负载短路
0.002
逻辑关断电路故障
0.003
负载断路
0.008
液压系统欠压
0.005
PTU故障
0.0003
底事件概率重要度是指底事件对顶事件发生作出贡献的大小，并记作Ig：
Ig(i)=∂p(T)∂qi---(1)]]>
故障系数F：
Fi＝Ig(i)·Ki
(2)
从式(1)、式(2)与表4可求得各底事件的概率重要度、故障系数，见表5
表5底事件概率重要度、故障系数
底事件
概率重要度
故障系数
进气门完全打开传感器故障
0.9792
9.792×10-5
进气门完全打开离散量调理电路故障
0.9793
1.959×10-4
进气门完全关闭传感器故障
0.9792
9.792×10-5
进气门完全关闭离散量调理电路故障
0.9793
1.959×10-4
进气门作动器被卡死
0.9796
4.898×10-4
进气门打开驱动电路故障
0.98
9.8×10-4
采样电路故障
0.984
4.92×10-3
进气门关闭驱动电路故障
0.98
9.8×10-4
负载短路
0.981
1.96×10-3
逻辑关断电路故障
0.982
2.95×10-3
负载断路
0.987
7.89×10-3
液压系统欠压
0.9794
4.89×10-3
PTU故障
0.9841
2.95×10-4
根据以上分析，按故障系数值从大到小的次序进行检测，从而提高故障诊断命中率，减少测试工作量。得出的该辅助动力装置进气门组件的故障维护流程见表6
表6故障维护流程
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可以使用地面维护机查看记录的故障。
维护时，可根据系统报出的故障结合故障诊断得到故障系数制定排故流程，可以提高维护排故效率。