使用LabVIEW和PXI平臺開發(fā)飛行器結(jié)構(gòu)測試的監(jiān)測控制系統(tǒng)
"使用NI 公司的LabVIEW實(shí)時(shí)模塊和PXI系統(tǒng)，我們在幾周內(nèi)（而不是幾個(gè)月），高效地開發(fā)出了新型測試終端，"
關(guān)鍵字：
多功能系統(tǒng)
西班牙比亞喬航空公司是執(zhí)行飛行器設(shè)計(jì)和制造行業(yè)中的領(lǐng)導(dǎo)者，我們?yōu)樵摴鹃_發(fā)了應(yīng)用程序，用于對執(zhí)行飛行器進(jìn)行監(jiān)視和測試。
我們將軟件程序分為兩個(gè)部分。一部分在PXI 系統(tǒng)上運(yùn)行，與現(xiàn)場測試車間的儀器接口。另一部分作為管理單元，在標(biāo)準(zhǔn)的PC 機(jī)上運(yùn)行。我們使用了以太網(wǎng)來連接PC 機(jī)和PXI 系統(tǒng)。程序可以處理高達(dá)：
● 128 路的模擬輸入通道
● 24 路的模擬輸出通道
● 112 路的數(shù)字輸入通道
● 40 路的數(shù)字輸出通道
● 2000 路從儀器引出的GPIB 通道
而且，程序可以進(jìn)行兩種不同的測試：
● 靜態(tài)測試或“手工模式”。
● 疲勞測試或“自動模式”，它是一種動態(tài)測試。
不僅如此，我們還開發(fā)了第三種工作模式。這種工作模式幫助操作者在啟動階段或特殊情況下對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行檢查。
實(shí)際上，用戶使用這種模式可以獨(dú)立于任何的邏輯控制環(huán)激活每個(gè)執(zhí)行器，在特定點(diǎn)上驗(yàn)證部件的行為，或者驗(yàn)證系統(tǒng)每個(gè)部分的功能正常，如對飛行器機(jī)艙進(jìn)行加壓等。
硬件構(gòu)架
使用NI 公司的LabVIEW 實(shí)時(shí)模塊和PXI 系統(tǒng)，我們在幾周內(nèi)（而不是幾個(gè)月），高效地開發(fā)出了新型測試終端。
網(wǎng)與基于實(shí)時(shí)PXI 的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)相連。然后，PXI 通過GPIB 與第三方的數(shù)據(jù)采集部件相連。系統(tǒng)包含了臺式PC（操作系統(tǒng)為NT 4.0 工作站版）機(jī)，通過以太網(wǎng)與基于實(shí)時(shí)PXI 的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)相連。然后，PXI 通過GPIB 與第三方的數(shù)據(jù)采集部件相連。
PXI 系統(tǒng)包含了一個(gè)PXI-1000 機(jī)柜，內(nèi)裝實(shí)時(shí)PXI-8156B 控制器、兩個(gè)通用PXI-6071 DAQ電路板、三個(gè)數(shù)據(jù)生成PXI-6713電路板，最后還有兩個(gè)PXI-6508數(shù)字電路板。PXI 系統(tǒng)與伺服控制系統(tǒng)（模擬CYBER PID 單元）及油氣執(zhí)行器間的信號連接，都是使用DIN有軌終端模塊完成的。
軟件構(gòu)架
軟件程序包含兩個(gè)不同的部分。第一部分是運(yùn)行在PXI 控制單元處理器上的數(shù)據(jù)采集和控制程序，第二部分是運(yùn)行在PC 機(jī)上的管理和用戶界面程序，兩部分程序間會交換數(shù)據(jù)和命令。
改進(jìn)的數(shù)據(jù)交換
為了改進(jìn)控制單元與管理單元間的數(shù)據(jù)交換，我們利用VI 引用技術(shù)，開發(fā)了專用的VI 庫。同時(shí)，為了防止系統(tǒng)和操作損壞，我們添加了“看門狗”機(jī)制——一旦任何通信發(fā)生故障，將會響起警報(bào)。
在開始階段，我們使用管理軟件可以加載或編輯.ini配置文件來描述測試。.ini文件可以超過20000行，對于從電路板和GPIB儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集至關(guān)重要。 而且，它們對于生成執(zhí)行器激勵(lì)信號是很重要的。
另外兩種文件定義了使用在動態(tài)疲勞測試中使用的負(fù)載矩陣和相關(guān)矩陣。這些文件描述了模擬輸入和輸出、數(shù)字輸入和輸出，以及從GPIB 儀器進(jìn)行讀取的通道。負(fù)載矩陣定義了所有可能的負(fù)載值。
24個(gè)模擬輸出對應(yīng)于24個(gè)執(zhí)行器，相關(guān)矩陣描述了模擬輸出通道、激勵(lì)千斤頂?shù)乃欧刂?、帶反饋信號的采集通道的電氣和機(jī)械關(guān)系。在加載了正確的配置文件后，操作者可以啟動靜態(tài)測試或疲勞測試，也可以檢查系統(tǒng)。
靜態(tài)測試管理
在靜態(tài)測試過程中，操作者必須在現(xiàn)場工作。操作者必須首先運(yùn)行兩個(gè)重要的步驟，即進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)及在施加負(fù)載前移除空負(fù)載。這些步驟使得系統(tǒng)處于最優(yōu)化的初始狀態(tài)。然后，操作者手工地按照直線路徑，逐步將系統(tǒng)從預(yù)設(shè)的負(fù)載百分比調(diào)節(jié)到另外的百分比。
在程序的GUI 中，我們可以調(diào)節(jié)ad hoc 控制條或是使用可變電阻電位器，然后使用模擬輸入通道進(jìn)行采集實(shí)現(xiàn)。電位器是非常有用的設(shè)備，因?yàn)椴僮髡呖梢杂盟掷m(xù)緩慢地改變負(fù)載百分比。我們開發(fā)了特殊的程序來避免電位器的突然移動。
從反饋伺服控制信號讀取到的負(fù)載百分比，以及從模擬輸入GPIB通道讀取到的值被顯示到視頻上。我們開發(fā)了重要的跟蹤程序，這樣在系統(tǒng)載荷時(shí)，參數(shù)從一個(gè)值變到另一個(gè)值，并且軟件識別伺服控制發(fā)出的跟蹤警報(bào)。當(dāng)伺服控制沒有達(dá)到需要的載荷值時(shí)，這些警報(bào)會響起。所以，在跟蹤警報(bào)發(fā)出時(shí)，軟件通過執(zhí)行跟蹤程序進(jìn)行響應(yīng)，它將提高或降低激勵(lì)和頻率的產(chǎn)生，直到警報(bào)停止。
數(shù)據(jù)生成函數(shù)，可以管理高達(dá)24 路的模擬輸出通道，從配置文件讀取電壓值，直接將它們寫入到DAC FIFO 中，并且根據(jù)指定的頻率生成信號。生成的頻率對于所有的DAC 都是相同的，會根據(jù)跟蹤警報(bào)發(fā)生與否而改變。跟蹤警報(bào)被顯示在合適的窗口內(nèi)。
如果被稱為錯(cuò)誤警報(bào)的主要警報(bào)發(fā)生，那么測試將自動停止。錯(cuò)誤警報(bào)和跟蹤警報(bào)都是數(shù)字輸入，并且由軟件（活躍/ 跟蹤/ 錯(cuò)誤等等）使用.ini 和GUI 進(jìn)行定義。
疲勞測試管理
疲勞測試序列可以在沒有操作員監(jiān)督的情況下運(yùn)行。像在靜態(tài)測試中那樣，加載了配置文件，進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)和移零操作后，系統(tǒng)可以使用反函數(shù)來對DAC 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行編程，來獲得進(jìn)行飛行模擬的激勵(lì)曲線。
激勵(lì)曲線是對預(yù)先固定的點(diǎn)進(jìn)行正弦插值獲得的。程序可以在相鄰的兩點(diǎn)間使用正弦波插入100 個(gè)點(diǎn)。如果沒有警報(bào)發(fā)生，從一個(gè)點(diǎn)到另一個(gè)點(diǎn)的切換需要3 秒。同時(shí)，在這個(gè)測試中，下面的程序用于處理伺服控制發(fā)出的跟蹤警報(bào)。
加載參數(shù)被存儲在ASCII 文件中，以逐點(diǎn)方式描述最后的加載情況（已經(jīng)過100 點(diǎn)插值），在相同的文件中使用特殊命令，我們可以進(jìn)行很多操作，諸如測試中的“暫?！?、“進(jìn)行完整數(shù)據(jù)采集”、更新“模擬飛行或飛行時(shí)間”的次數(shù)、打開和關(guān)閉壓力閥門、自動加載另外的測試文件等等。
在視頻參數(shù)中，顯示器會顯示諸如生成頻率、已完成的模擬飛行的次數(shù)、完成測試的百分比等測試狀態(tài)。在發(fā)生錯(cuò)誤警報(bào)時(shí)，自動會自動中斷。管理程序會生成日志文件來對事件進(jìn)行追蹤。
關(guān)鍵字：
多功能系統(tǒng)
西班牙比亞喬航空公司是執(zhí)行飛行器設(shè)計(jì)和制造行業(yè)中的領(lǐng)導(dǎo)者，我們?yōu)樵摴鹃_發(fā)了應(yīng)用程序，用于對執(zhí)行飛行器進(jìn)行監(jiān)視和測試。
我們將軟件程序分為兩個(gè)部分。一部分在PXI 系統(tǒng)上運(yùn)行，與現(xiàn)場測試車間的儀器接口。另一部分作為管理單元，在標(biāo)準(zhǔn)的PC 機(jī)上運(yùn)行。我們使用了以太網(wǎng)來連接PC 機(jī)和PXI 系統(tǒng)。程序可以處理高達(dá)：
● 128 路的模擬輸入通道
● 24 路的模擬輸出通道
● 112 路的數(shù)字輸入通道
● 40 路的數(shù)字輸出通道
● 2000 路從儀器引出的GPIB 通道
而且，程序可以進(jìn)行兩種不同的測試：
● 靜態(tài)測試或“手工模式”。
● 疲勞測試或“自動模式”，它是一種動態(tài)測試。
不僅如此，我們還開發(fā)了第三種工作模式。這種工作模式幫助操作者在啟動階段或特殊情況下對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行檢查。
實(shí)際上，用戶使用這種模式可以獨(dú)立于任何的邏輯控制環(huán)激活每個(gè)執(zhí)行器，在特定點(diǎn)上驗(yàn)證部件的行為，或者驗(yàn)證系統(tǒng)每個(gè)部分的功能正常，如對飛行器機(jī)艙進(jìn)行加壓等。
硬件構(gòu)架
使用NI 公司的LabVIEW 實(shí)時(shí)模塊和PXI 系統(tǒng)，我們在幾周內(nèi)（而不是幾個(gè)月），高效地開發(fā)出了新型測試終端。
網(wǎng)與基于實(shí)時(shí)PXI 的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)相連。然后，PXI 通過GPIB 與第三方的數(shù)據(jù)采集部件相連。系統(tǒng)包含了臺式PC（操作系統(tǒng)為NT 4.0 工作站版）機(jī)，通過以太網(wǎng)與基于實(shí)時(shí)PXI 的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)相連。然后，PXI 通過GPIB 與第三方的數(shù)據(jù)采集部件相連。
PXI 系統(tǒng)包含了一個(gè)PXI-1000 機(jī)柜，內(nèi)裝實(shí)時(shí)PXI-8156B 控制器、兩個(gè)通用PXI-6071 DAQ電路板、三個(gè)數(shù)據(jù)生成PXI-6713電路板，最后還有兩個(gè)PXI-6508數(shù)字電路板。PXI 系統(tǒng)與伺服控制系統(tǒng)（模擬CYBER PID 單元）及油氣執(zhí)行器間的信號連接，都是使用DIN有軌終端模塊完成的。
軟件構(gòu)架
軟件程序包含兩個(gè)不同的部分。第一部分是運(yùn)行在PXI 控制單元處理器上的數(shù)據(jù)采集和控制程序，第二部分是運(yùn)行在PC 機(jī)上的管理和用戶界面程序，兩部分程序間會交換數(shù)據(jù)和命令。
改進(jìn)的數(shù)據(jù)交換
為了改進(jìn)控制單元與管理單元間的數(shù)據(jù)交換，我們利用VI 引用技術(shù)，開發(fā)了專用的VI 庫。同時(shí)，為了防止系統(tǒng)和操作損壞，我們添加了“看門狗”機(jī)制——一旦任何通信發(fā)生故障，將會響起警報(bào)。
在開始階段，我們使用管理軟件可以加載或編輯.ini配置文件來描述測試。.ini文件可以超過20000行，對于從電路板和GPIB儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集至關(guān)重要。 而且，它們對于生成執(zhí)行器激勵(lì)信號是很重要的。
另外兩種文件定義了使用在動態(tài)疲勞測試中使用的負(fù)載矩陣和相關(guān)矩陣。這些文件描述了模擬輸入和輸出、數(shù)字輸入和輸出，以及從GPIB 儀器進(jìn)行讀取的通道。負(fù)載矩陣定義了所有可能的負(fù)載值。
24個(gè)模擬輸出對應(yīng)于24個(gè)執(zhí)行器，相關(guān)矩陣描述了模擬輸出通道、激勵(lì)千斤頂?shù)乃欧刂?、帶反饋信號的采集通道的電氣和機(jī)械關(guān)系。在加載了正確的配置文件后，操作者可以啟動靜態(tài)測試或疲勞測試，也可以檢查系統(tǒng)。
靜態(tài)測試管理
在靜態(tài)測試過程中，操作者必須在現(xiàn)場工作。操作者必須首先運(yùn)行兩個(gè)重要的步驟，即進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)及在施加負(fù)載前移除空負(fù)載。這些步驟使得系統(tǒng)處于最優(yōu)化的初始狀態(tài)。然后，操作者手工地按照直線路徑，逐步將系統(tǒng)從預(yù)設(shè)的負(fù)載百分比調(diào)節(jié)到另外的百分比。
在程序的GUI 中，我們可以調(diào)節(jié)ad hoc 控制條或是使用可變電阻電位器，然后使用模擬輸入通道進(jìn)行采集實(shí)現(xiàn)。電位器是非常有用的設(shè)備，因?yàn)椴僮髡呖梢杂盟掷m(xù)緩慢地改變負(fù)載百分比。我們開發(fā)了特殊的程序來避免電位器的突然移動。
從反饋伺服控制信號讀取到的負(fù)載百分比，以及從模擬輸入GPIB通道讀取到的值被顯示到視頻上。我們開發(fā)了重要的跟蹤程序，這樣在系統(tǒng)載荷時(shí)，參數(shù)從一個(gè)值變到另一個(gè)值，并且軟件識別伺服控制發(fā)出的跟蹤警報(bào)。當(dāng)伺服控制沒有達(dá)到需要的載荷值時(shí)，這些警報(bào)會響起。所以，在跟蹤警報(bào)發(fā)出時(shí)，軟件通過執(zhí)行跟蹤程序進(jìn)行響應(yīng)，它將提高或降低激勵(lì)和頻率的產(chǎn)生，直到警報(bào)停止。
數(shù)據(jù)生成函數(shù)，可以管理高達(dá)24 路的模擬輸出通道，從配置文件讀取電壓值，直接將它們寫入到DAC FIFO 中，并且根據(jù)指定的頻率生成信號。生成的頻率對于所有的DAC 都是相同的，會根據(jù)跟蹤警報(bào)發(fā)生與否而改變。跟蹤警報(bào)被顯示在合適的窗口內(nèi)。
如果被稱為錯(cuò)誤警報(bào)的主要警報(bào)發(fā)生，那么測試將自動停止。錯(cuò)誤警報(bào)和跟蹤警報(bào)都是數(shù)字輸入，并且由軟件（活躍/ 跟蹤/ 錯(cuò)誤等等）使用.ini 和GUI 進(jìn)行定義。
疲勞測試管理
疲勞測試序列可以在沒有操作員監(jiān)督的情況下運(yùn)行。像在靜態(tài)測試中那樣，加載了配置文件，進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)和移零操作后，系統(tǒng)可以使用反函數(shù)來對DAC 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行編程，來獲得進(jìn)行飛行模擬的激勵(lì)曲線。
激勵(lì)曲線是對預(yù)先固定的點(diǎn)進(jìn)行正弦插值獲得的。程序可以在相鄰的兩點(diǎn)間使用正弦波插入100 個(gè)點(diǎn)。如果沒有警報(bào)發(fā)生，從一個(gè)點(diǎn)到另一個(gè)點(diǎn)的切換需要3 秒。同時(shí)，在這個(gè)測試中，下面的程序用于處理伺服控制發(fā)出的跟蹤警報(bào)。
加載參數(shù)被存儲在ASCII 文件中，以逐點(diǎn)方式描述最后的加載情況（已經(jīng)過100 點(diǎn)插值），在相同的文件中使用特殊命令，我們可以進(jìn)行很多操作，諸如測試中的“暫?！?、“進(jìn)行完整數(shù)據(jù)采集”、更新“模擬飛行或飛行時(shí)間”的次數(shù)、打開和關(guān)閉壓力閥門、自動加載另外的測試文件等等。
在視頻參數(shù)中，顯示器會顯示諸如生成頻率、已完成的模擬飛行的次數(shù)、完成測試的百分比等測試狀態(tài)。在發(fā)生錯(cuò)誤警報(bào)時(shí)，自動會自動中斷。管理程序會生成日志文件來對事件進(jìn)行追蹤。
本文標(biāo)簽：使用LabVIEW和PXI平臺開發(fā)飛行器結(jié)構(gòu)測試的監(jiān)測控制系統(tǒng)
* 由于無法獲得聯(lián)系方式等原因，本網(wǎng)使用的文字及圖片的作品報(bào)酬未能及時(shí)支付，在此深表歉意，請《使用LabVIEW和PXI平臺開發(fā)飛行器結(jié)構(gòu)測試的監(jiān)測控制系統(tǒng)》相關(guān)權(quán)利人與機(jī)電之家網(wǎng)取得聯(lián)系。
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：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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