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文檔簡介
1、基于VXI總線的飛行控制系統(tǒng)智能測試的實(shí)現(xiàn)支超有, 李 霞(西安飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所, 陜西 西安 710089)摘要:在飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)試驗(yàn)中使用基于VXI總線的測試系統(tǒng),不但能完成實(shí)現(xiàn)靜態(tài)參數(shù)的測量,還能完成動(dòng)態(tài)信號的分析處理,實(shí)現(xiàn)了綜合測試,體現(xiàn)了虛擬儀器的思想;在測試軟件設(shè)計(jì)中,融合現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫技術(shù)和人工智能技術(shù),對測量結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)管理和判斷。關(guān)鍵詞:飛行控制系統(tǒng)試驗(yàn);VXI總線;虛擬儀器;測試軟件;數(shù)據(jù)庫技術(shù);智能判斷1 概述飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)試驗(yàn)中,要完成多達(dá)幾百項(xiàng)試驗(yàn)的測試,試驗(yàn)項(xiàng)目種類繁多,而且有些試驗(yàn)測試是與系統(tǒng)操作調(diào)整交互在一起完成的,導(dǎo)致測量過程復(fù)雜,數(shù)據(jù)量大。試驗(yàn)測試中一方面
2、要完成如系統(tǒng)間隙、剛度、傳動(dòng)比、操縱權(quán)限等靜態(tài)參數(shù)的測量,另一方面還要完成操縱系統(tǒng)階躍特性,自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)中動(dòng)態(tài)信號的分析處理。這就要求測試系統(tǒng)不但能準(zhǔn)確采集記錄來自傳感器的信號;而且能快速實(shí)時(shí)采集存儲這些信號。采用VXI總線的虛擬儀器測試系統(tǒng)就成為最佳選擇。基于VXI總線的飛行控制系統(tǒng)智能測試系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)是配置適宜于對靜態(tài)信號采集記錄的高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換的儀器模塊,以及適宜于對動(dòng)態(tài)信號進(jìn)行快速同步采集存儲的數(shù)字化儀模塊,再配以信號激勵(lì)模塊、VXI機(jī)箱和信號調(diào)理器等。實(shí)現(xiàn)VXI總線的飛行控制系統(tǒng)智能測試的關(guān)鍵是測試軟件的設(shè)計(jì)。在測試系統(tǒng)的硬件配置的基礎(chǔ)上,測試系統(tǒng)的功能就依靠軟件的
3、功能所確定,為了實(shí)現(xiàn)測試系統(tǒng)的靈活配置,并且在保持硬件配置的基礎(chǔ)上,滿足不同種類和不同項(xiàng)目試驗(yàn)測試的要求,這就對測試軟件的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。另外,針對不同試驗(yàn)狀態(tài)下的每個(gè)試驗(yàn)測試,以完成單一試驗(yàn)測試任務(wù)的目的,將測試過程和測試數(shù)據(jù)合在一起的軟件設(shè)計(jì)方法顯然已不能適應(yīng)綜合測試的需求。基于上述原因,在測試軟件的設(shè)計(jì)中根據(jù)測試任務(wù)靈活定義測試系統(tǒng),以體現(xiàn)虛擬儀器概念,同時(shí)采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)科學(xué)地管理測試結(jié)果數(shù)據(jù)。2 系統(tǒng)硬件組成飛機(jī)飛行操縱控制系統(tǒng)試驗(yàn)中智能測試系統(tǒng)組成如圖1。電壓信號壓力傳感器拉壓力傳感器角位移傳感器線位移傳感器AD/RTS實(shí)時(shí)仿真計(jì)算機(jī)飛行操縱控制系統(tǒng)“鐵鳥”試驗(yàn)臺架電液位移信號
4、發(fā)生器E1441A任意信號源模塊E1432A數(shù)字化儀模塊E1413C數(shù)據(jù)采集模塊E8491B零槽控制器信號適配器E1501A信號適配器E1503A信號適配器通用外接計(jì)算機(jī)多功能信號調(diào)理器圖1 硬件構(gòu)成從圖1可看出,在飛機(jī)飛行操縱控制系統(tǒng)試驗(yàn)中,使用著包括由各種VXI總線的儀器模塊,多功能信號調(diào)理器和通用外接計(jì)算機(jī)組成的VXI總線智能測試系統(tǒng),檢測各測量點(diǎn)物理量的各類傳感器,實(shí)時(shí)仿真計(jì)算機(jī)和“鐵鳥”試驗(yàn)臺架,電液位移信號發(fā)生器。試驗(yàn)測試中,為了保證飛行操縱控制系統(tǒng)正常工作,在試驗(yàn)室建有“鐵鳥”試驗(yàn)臺架,用于安裝飛行操縱控制系統(tǒng)各組成部件,模擬提供真實(shí)飛機(jī)在空中工作的環(huán)境和條件。同時(shí)由AD/RTS
5、實(shí)時(shí)仿真計(jì)算機(jī)解算模擬飛機(jī)在空中飛行的六自由度運(yùn)動(dòng)方程,向飛行操縱控制系統(tǒng)提供飛機(jī)在空中飛行過程的各種位置、姿態(tài)和過載信號。飛行操縱控制系統(tǒng)試驗(yàn)所需地各種激勵(lì)信號由電液位移信號發(fā)生器提供,該信號施加到系統(tǒng)的測量輸入點(diǎn),一般情況,測量輸入點(diǎn)往往是駕駛桿位移或腳蹬位移。對于試驗(yàn)測試中駕駛桿位移、桿力、舵機(jī)工作壓力、舵機(jī)輸出位移、助力器輸入位移和輸出位移、舵面偏角、角速率信號、加速度信號、狀態(tài)標(biāo)志量等系統(tǒng)輸出響應(yīng)信號的檢測,使用壓力傳感器、拉壓力傳感器、角位移傳感器和線位移傳感器。多功能信號調(diào)理器一方面向各類傳感器提供其正常工作所需的各種激勵(lì)電壓,另一方面對來自傳感器地信號進(jìn)行放大、濾波、零位偏移調(diào)
6、整等調(diào)理工作,經(jīng)過調(diào)理后的信號送入E1432A或與E1413C匹配的信號適配器的輸入通道。VXI總線儀器模塊包括有E1441A任意波形發(fā)生器模塊,E1432A數(shù)字化儀模塊,E1413C各通道數(shù)據(jù)采集模塊和E8491B零槽控制器模塊。E1441A任意波形發(fā)生器模塊產(chǎn)生輸出試驗(yàn)測試中所需地各種激勵(lì)信號,常見的有對稱三角波信號、不對稱三角波信號、正弦信號、掃頻正弦信號、階躍梯形信號等,對于周期性信號,則提供有0º、90º、180º、270º和360º相位上的暫停功能。E1432A數(shù)字化儀模塊用于完成對動(dòng)態(tài)快速變化的動(dòng)態(tài)信號的采集存儲,它配置有16個(gè)模
7、擬量輸入通道,每個(gè)通道配有獨(dú)立的A/D轉(zhuǎn)換器和可編程的抗混疊濾波器。與1432A匹配的信號適配器BNC輸入插座,可接入來自多功能信號調(diào)理器的電壓信號。E1413C多通道數(shù)據(jù)采集模塊用于完成對緩慢變化的靜態(tài)信號采集記錄,它配有16位高精度A/D轉(zhuǎn)換器。在對來自多功能信號調(diào)理器的電壓信號測量中,配有4塊E1501A信號適配器,E1501A為直通適配器,直接將外部電壓信號接入E1413C數(shù)據(jù)采集模塊;E1503A具有可編程濾波器和增益,提供有8個(gè)極點(diǎn)低通濾波器和8個(gè)可編程的輸入放大器。每個(gè)E1501A和E1503A均提供有8個(gè)輸入通道,每個(gè)通道提供有輸入過壓保護(hù)功能。E8491B零槽控制器通過IEE
8、E-1394總線接收通用外接計(jì)算機(jī)的命令實(shí)現(xiàn)對VXI機(jī)箱中各種儀器模塊的控制,完成各種測量,同時(shí),將由VXI總線上儀器模塊所采集的數(shù)據(jù)的通過IEEE-1394總線傳輸?shù)酵饨佑?jì)算機(jī),完成進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理和分析工作。3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)飛機(jī)飛行操縱控制系統(tǒng)試驗(yàn)中,要求完成復(fù)雜多樣的測試任務(wù),而不同的測試任務(wù)需要不同的VXI總線儀器模塊,選擇不同的采樣通道,并設(shè)置不同的通道參數(shù)。這就要求測試軟件的設(shè)計(jì)中科學(xué)管理項(xiàng)目繁多的測試任務(wù)、VXI總線儀器模塊和各通道參數(shù),以及大量的測試數(shù)據(jù)。面對上述問題,在測試軟件設(shè)計(jì)中融合現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫技術(shù),實(shí)現(xiàn)智能綜合測試。軟件的實(shí)現(xiàn)中,根據(jù)試驗(yàn)測試的要求,確定不同的測試任務(wù),再
9、將測試任務(wù)的完成過程分為不同的階段,利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)將測試任務(wù)以及各任務(wù)中VXI儀器模塊的配置,各采樣通道的參數(shù)設(shè)置及其每一任務(wù)所獲得的測試數(shù)據(jù)管理起來,同時(shí)對每一任務(wù)所得的測試結(jié)果進(jìn)行判斷,實(shí)現(xiàn)以測試任務(wù)為中心,靈活組態(tài)定義測試系統(tǒng),達(dá)到智能綜合測試的目的。通過對飛機(jī)飛行操縱控制系統(tǒng)試驗(yàn)測試過程的分析發(fā)現(xiàn),其測試過程可分為不同的幾種類型,而每種類型試驗(yàn)測試過程,可抽象歸納為不同測試操作,利用面向?qū)ο蟮姆治鏊枷耄瑢⒏鞣N測試操作進(jìn)行分類抽象,就形成一些基本的公共操作。試驗(yàn)測試中,按照試驗(yàn)測試的要求,通過選擇組合配置這些基本的公共操作。首先,形成完成測試工作的測試任務(wù),其次,對測試任務(wù)的執(zhí)行完成數(shù)據(jù)
10、采集,記錄存儲工作,接著進(jìn)行完成數(shù)據(jù)處理,最后,完成測量結(jié)果的輸出。由上述分析可以看出,測試軟件執(zhí)行可分為四個(gè)階段,如圖2。圖2 測試軟件的階段系統(tǒng)配置階段在于完成測試前的準(zhǔn)備,根據(jù)試驗(yàn)測試任務(wù)的要求,選擇儀器摸快,定義測量通道和通道所對應(yīng)的傳感器,設(shè)置測量通道轉(zhuǎn)換系數(shù),定義測試操作以及執(zhí)行順序,實(shí)現(xiàn)滿足要求的專用測試系統(tǒng)。并通過完成不同測試任務(wù)的專用測試功能實(shí)現(xiàn)多參數(shù)綜合測試。測試執(zhí)行在于對測試定義的實(shí)現(xiàn),完成特定測試任務(wù)所要求的數(shù)據(jù)采集工作,根據(jù)測試定義的要求,記錄保存各測量通道的采集數(shù)據(jù);或者是在連續(xù)的采集記錄過程中,以圖形曲線的形式顯示所采集記錄的信號,或者是存儲所采集記錄的數(shù)據(jù)結(jié)果。
11、另外,測試執(zhí)行中,還要記錄保存試驗(yàn)狀態(tài)、日期、標(biāo)注等參數(shù)信息,以便數(shù)據(jù)處理或者是數(shù)據(jù)結(jié)果查看。數(shù)據(jù)處理的功能實(shí)現(xiàn)在于得到試驗(yàn)測試所要求的數(shù)據(jù)結(jié)果,如對靜態(tài)參數(shù)測量中,按照各測量點(diǎn)傳感器的標(biāo)定系數(shù),將測量通道所記錄的電壓值轉(zhuǎn)換為物理量值,進(jìn)一步按照傳感器安裝的空間位置及與測量點(diǎn)的傳動(dòng)關(guān)系,得到測量點(diǎn)的測量結(jié)果?;蛘呤歉鶕?jù)對所記錄采集數(shù)據(jù)生成圖形曲線,提供光標(biāo)控制的圖形曲線分析方法,完成對圖形曲線的標(biāo)注和分析。數(shù)據(jù)輸出的功能在于打印輸出滿足要求的圖形曲線,并完成對圖形曲線標(biāo)注數(shù)據(jù)的輸出,或者是打印輸出符合試驗(yàn)報(bào)告的結(jié)果報(bào)表。4 測試數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)與測量結(jié)果智能判斷數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)是圍繞測試任務(wù)的定義、執(zhí)
12、行和對測量結(jié)果的有效管理進(jìn)行的,包括系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)庫、傳感器標(biāo)定數(shù)據(jù)庫和測量結(jié)果數(shù)據(jù)庫。各數(shù)據(jù)庫由不同的字段所組成。4.1 系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)庫CDB(Configure Database)用于保存在系統(tǒng)配置階段所形成的數(shù)據(jù)信息。如表1。表1 系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)庫CDB所含字段字段名測試名稱任務(wù)編號儀器模塊驅(qū)動(dòng)程序工作通道字段類型字符字符字符字符字符字段長度402020101004.2 傳感器標(biāo)定數(shù)據(jù)庫傳感器標(biāo)定數(shù)據(jù)庫SDB(Sensor Database)用于保存與測量中所使用傳感器有關(guān)的數(shù)據(jù)信息。如表2。表2 傳感器標(biāo)定數(shù)據(jù)庫SDB所含字段字段名傳感器名稱傳感器編號類型量程斜率偏移對應(yīng)測量
13、點(diǎn)字段類型字符字符字符字符雙精度雙精度字符字段長度20102052043 測量結(jié)果數(shù)據(jù)庫測量結(jié)果數(shù)據(jù)庫MDB(Measurement Database)用于保存測量中所得到的數(shù)據(jù)結(jié)果。如表3。表3 測量結(jié)果數(shù)據(jù)庫MDB所含字段字段名試驗(yàn)名稱試驗(yàn)編號試驗(yàn)狀態(tài)試驗(yàn)日期數(shù)據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)文件名字段類型字符字符字符字符雙精度字符字符字段長度201080202080測量結(jié)果數(shù)據(jù)庫MDB中數(shù)據(jù)結(jié)果字段表示了在當(dāng)前試驗(yàn)狀態(tài)下,所得到的測量結(jié)果,數(shù)據(jù)格式標(biāo)識原始測量數(shù)據(jù)是圖形數(shù)據(jù)還是文本格式數(shù)據(jù),或者是二進(jìn)制數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)文件名標(biāo)識了保存當(dāng)前試驗(yàn)狀態(tài)下數(shù)據(jù)文件所在的位置。4.4 測量結(jié)果智能判斷對于在當(dāng)前試驗(yàn)狀
14、態(tài)下測量所得到的數(shù)據(jù)結(jié)果,與技術(shù)條件或者是規(guī)范中所給的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,若測量數(shù)據(jù)在技術(shù)條件或者是規(guī)范所給定的數(shù)據(jù)范圍之內(nèi),就判斷為合格,并完成當(dāng)前試驗(yàn)測量結(jié)果的存儲,并按試驗(yàn)報(bào)告的要求,打印輸出試驗(yàn)測量結(jié)果,完成試驗(yàn)測量。對于不符合技術(shù)條件或者是規(guī)范的數(shù)據(jù)結(jié)果,給出提示信息,進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)的調(diào)整,重新進(jìn)行試驗(yàn)的測量;或者是查找原因,對測量結(jié)果進(jìn)行深入的分析。5 結(jié)束語飛機(jī)飛行操作控制系統(tǒng)試驗(yàn)測試中,根據(jù)試驗(yàn)測試項(xiàng)目繁多,試驗(yàn)數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn),提出利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)對試驗(yàn)測試任務(wù)、測試數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行管理和進(jìn)行智能判斷,并對其構(gòu)成實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行了分析和討論。由于上述方法充分利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的管理,并輔以虛擬儀器組態(tài)軟件設(shè)計(jì)方法和人工智能判斷技術(shù)對測量結(jié)果分析判斷,不但提高了測試軟件開發(fā)和執(zhí)行的效率,同時(shí)也提高了對測量數(shù)據(jù)管理的能力,從而提高試驗(yàn)測試效率,縮短試驗(yàn)周期,并產(chǎn)生明顯軍事、經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn)1 于振江等.基于數(shù)據(jù)庫的VXI總線測試軟件設(shè)計(jì)J.測控技術(shù),2000(5).2 魏震生等.基于VXI總線的測試平臺與故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.計(jì)
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