基于LabVIEW的飞机电气综合试验管理系统设计[图]

摘要：利用虚拟仪器软件平台LabVIEW 8.6开发一种飞机电气综合试验自动管理系统操作平台，用于测试飞机电气各项性能指标的重要试验环境。在详细介绍该系统各组成部分的基础上，重点分析了试验自动管理系统的组成与功能。试验自动管理系统通过高速以太网实现与各试验子设备之间的数据通信，以达到对各子系统远程控制和试验结果的上传。所设计的操作系统可针对不同的子系统来配置相应的控制操作命令，并实现对操作命令的保存、发送至各子系统；子系统接收操作系统的命令并执行和完成相应的动作。经实际运行测试，该系统运行稳定，人机交互界面良好，操作简便，自动化程度较高。

飞机供电系统是现代飞机的一个重要组成部分，指的是电能的生产、变换和输配的一整套装置所组成的一个完整系统，它的作用是向飞机上所有用电设备提供电能，以保证飞机的安全飞行和完成运输或作战任务。针对于飞机供电系统的地面测试试验对研究其性能和功能有着重要意义，传统的飞机测试试验主要采取试验人员手动逐项操作完成或者测试系统软件按照既定的测试步骤进行特定项目的测试试验，试验项目有限，试验周期长，比较适合飞机定型后的检测、维护试验。针对这一情况，为了缩短设计阶段的试验周期，使试验过程标准严格统一，试验项目尽可能完备，提高试验效率和精度，提出为飞机供电控制管理系统的综合试验，设计、开发一套试验自动化管理系统，用以测试电网的协调能力和转换时间。

针对试验测试领域的特殊测试要求，采用LabVIEW 8.6集成开发环境。LabVIEW是一种图形化的编程语言，又称为“G”语言，是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件开发集成环境。它结合了简单易用的图形化开发方式和灵活强大的编程语言，提供一个直觉性环境，并通过与测量硬件的密切结合，让用户迅速开发出有关系统。

1 系统组成原理

1.1 整个系统组成

整个综合试验管理系统组成如图1所示。图中所示的试验系统主要由综合试验自动管理系统、各个子系统、交流电源和试验负载组成。其中，子系统包括故障注入系统、试验模型、试验信号分析系统、终端1、终端2、终端3以及终端4。综合试验管理系统将按照各个子系统所配置的操作命令通过以太网发送至各子系统，子系统接收到命令后，执行与自己相关的动作，并将执行后的结果通过以太网反馈至综合试验自动管理系统，用以对各子系统的试验结果进行综合处理与分析。

1.2 综合试验管理系统组成

实现系统中各终端、试验项目/流程的配置管理、试验任务的生成、实施和控制，根据试验任务向各终端发送远程控制指令，采集试验结果数据，控制试验流程，提供人机交互界面。此外，定义系统中各终端之间交互信息的格式与响应规程，完成对试验网络各终端设备的试验项目配置管理，并完成系统典型试验流程的配置管理；按照配置好的试验流程，通过试验现场总线分别向各终端设备发送控制指令，使系统按照要求完成试验；完成试验结果的记录和一致性比对，形成试验报告；提供手动和自动两种工作模式，完成对试验的控制；试验前完成试验系统的自检测。

2 综合试验管理系统设计

该系统软件采用NI公司的LabVIEW 8.6作为开发平台。LabVIEW具有内置的图形用户界面，操作直观，使用简便，特别是包含丰富的数据分析处理库函数，提供了编程巨大的灵活性和很高的可靠性，能够充分实现操作灵活，功能强大和用户界面友好的设计要求。综合试验自动管理系统计算机采用研华ACP-4320工控机，主要完成对试验的监控、参数设置、数据记录和显示、试验数据保存备份等功能，并将用户下达的命令和配置参数传送到各终端设备。工控机选用数据采集卡、工业级数字I/O卡和用于进行信号调理的各种功能模块，负责系统实时数据采集，人性化显示、管理和控制，并将试验数据和当前试验状态返回到主控机。各终端设备对相应设备进行实时管理，并根据主控计算机下达的命令，完成数据采集和控制等特定功能，并将试验数据和当前试验状态返回到上位机。

2.1 操作系统设计

对于每一个不同的试验，都需要针对性地确定一个独立的测控试验流程，每个流程都可以分为若干不同的步骤，每个步骤都用来进行产品的某个特定性能指标的个步骤所模拟的试验环境可能有所不同，因此需要具有用户自定义流程功能的试验系统，实现综合试验的自动化，见图2。