LabWindows/CVI的舵机负载模拟系统设计解析

　基于LabWindows／CVI的舵机负载模拟系统设计
　　2015-03-10 08:29:49 来源：互联网
　　分享到：标签：模拟系统 CMAC PID 舵机 电液负载模拟器
　　地面半物理仿真试验是飞机设计与研制过程中不可或缺的一个环节，用于在地面环境对飞机的工作状态进行模拟，以验证飞机的各项性能是否满足设计需要，该环节对保障飞机的安全性与可靠性具有重要意义。
　　舵机是飞机自动驾驶仪或飞机增稳系统中的执行机构，属于飞机的关键部件。在飞机地面半物理仿真试验中，需要在地面环境中模拟舵机在全飞行剖面中所受到的气动载荷，进而为整机提供与实际飞行相近似的工作状态，以检验舵机及其他部、组件的性能，并为全机研制、改进与改型提供重要参考依据。
　　因此，舵机负载模拟是地面半实物仿真试验中不可缺少的重要技术环节。在试验过程中，舵机负载模拟系统需要对负载模拟器进行控制，根据给定的载荷谱为舵机施加相应的载荷。由于在飞机飞行过程中，各个环境参数不断变化，所以舵机负载模拟系统具有载荷类型复杂且变化快等特点，控制难度较大。文中采用上、下位机的分布式结构方案，基于LabWindow/CVI开发环境设计了负载模拟系统控制软件，对多个通道的舵机载荷进行实时模拟，保证了地面模拟试验的真实性与准确性。
　　1系统硬件设计
　　1.1系统结构原理
　　负载模拟系统由加载作动筒、电液伺服阀、控制器与传感器等组成。其中伺服阀与加载作动筒为舵机作动器施加额定负载；拉压力传感器为负载模拟系统提供反馈信号，完成闭环控制；位移传感器用于超差检测和故障判断并为系统提供补偿。单通道负载模拟系统结构如图1所示。
　　
　　图1 单通道负载模拟系统结构图
　　整个试验平台中共有5个舵机，所以系统共需要五个负载模拟通道。为了达到最佳控制效果，系统采用上、下位机的分布式控制系统结构。其中上位机用于完成人机接口和协调管理等功能。由于系统中有四个负载模拟通道间存在一定耦合，故采用1#下位机对这四个通道进行协调控制；另一个负载模拟通道的负载频率较高，为保证控制精度，采用2#下位机单独进行控制。整个舵机负载模拟系统的硬件系统结构框图如图2所示。