使用LabVIEW與PXI設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)用于飛機(jī)前起落架電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

　　挑戰(zhàn):

　　設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一套試驗(yàn)裝置，用于空中客車A320客機(jī)前起落架的電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原型。

　　解決方案:

　　基于NI Labview軟件與PXI硬件創(chuàng)建一套系統(tǒng)，使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，以便于快速地開發(fā)試驗(yàn)裝置的測試與控制應(yīng)用軟件，并依托LabVIEW中隨時(shí)可用的函數(shù)快速地開發(fā)出我們的算法。

　　簡介

　　分布式與冗余式機(jī)電前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(DRESS)國際項(xiàng)目的目標(biāo)是創(chuàng)建客機(jī)前起落架電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的原型。航空學(xué)院(IoA)起落裝置系的科學(xué)家設(shè)計(jì)并制造了一套電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)試驗(yàn)裝置原型用于模擬實(shí)際情況。他們設(shè)計(jì)的試驗(yàn)裝置能夠承受快速而簡單的配置改變，這是由測試項(xiàng)目原型機(jī)所特有的性質(zhì)決定的。這種改變配置的靈活性幾乎總能促成控制與試驗(yàn)裝置硬件測試的更改。

　　DRESS試驗(yàn)裝置控制系統(tǒng)

　　IoA的工程師設(shè)計(jì)，開發(fā)，并制造了DRESS測試系統(tǒng)。他們完成了機(jī)械方面的設(shè)計(jì)與制造，以及試驗(yàn)裝置控制系統(tǒng)的其它需求。Veritech，NI公司的聯(lián)盟伙伴，開發(fā)了試驗(yàn)裝置控制軟件。DRESS測試程序的采用促進(jìn)了試驗(yàn)裝置的靈活性，如前起落架輪的準(zhǔn)靜態(tài)與動(dòng)態(tài)載荷。試驗(yàn)裝置需要執(zhí)行大范圍的測試。定義了兩個(gè)主要的測試配置：動(dòng)態(tài)模式模擬高頻震蕩，以及低頻高轉(zhuǎn)矩模式主要模擬地面機(jī)動(dòng)。第一個(gè)被定義為動(dòng)態(tài)控制子系統(tǒng)(DCSS)，第二個(gè)被定義為反抗轉(zhuǎn)矩控制子系統(tǒng)(ATCSS)?；趦煞N不同的載荷需求，系統(tǒng)被設(shè)計(jì)創(chuàng)建成使用可替換硬件與軟件配置的形式(圖1)。

　　為了模擬飛機(jī)的低速滑行條件，創(chuàng)建了由液壓發(fā)動(dòng)機(jī)(ATCSS)驅(qū)動(dòng)的模塊。在這種情況下，出現(xiàn)了低頻(至4 Hz)，大角度(至90度)，大轉(zhuǎn)矩。為了模擬經(jīng)常出現(xiàn)在前起落架的高頻震蕩，創(chuàng)建了一套電驅(qū)動(dòng)模塊(DCSS)。這個(gè)模塊可以通過兩個(gè)固定在原來輪子上的圓盤使飛機(jī)前輪失去平衡。在動(dòng)態(tài)測試中，輪子的速度可以達(dá)到4,000轉(zhuǎn)/分，用于模擬更高頻率下的大轉(zhuǎn)矩，此時(shí)要限定扭轉(zhuǎn)角(至5度)。

　　采用這種方案，試驗(yàn)裝置被創(chuàng)建出來并能滿足測試需求，并且它足夠緊湊從而很容易地容納于預(yù)定的試驗(yàn)室。PXI測量平臺的特性被最大化地(例如，PXI機(jī)箱內(nèi)部各測量模塊之間的嚴(yán)格同步)用于測試數(shù)據(jù)的高質(zhì)量和一致性。

　　新版本的LabVIEW被用于創(chuàng)建一套應(yīng)用軟件，它能夠?qū)⒍嗪薈PU中兩核之間的線程分開，從而能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行所有的任務(wù)。應(yīng)用軟件也可以使用適當(dāng)?shù)谋孀R方案來偵測出當(dāng)前試驗(yàn)裝置的機(jī)械配置?？刂茰y試應(yīng)用的主要部分將實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的能力最大化了。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的應(yīng)用使設(shè)計(jì)好的應(yīng)用程序更加穩(wěn)定，從安全與可靠性方面來說這至關(guān)重要。

　　除了應(yīng)用的穩(wěn)定性，它能夠增強(qiáng)試驗(yàn)裝置的安全性，另一個(gè)挑戰(zhàn)是將高質(zhì)量的信號以正確的時(shí)序傳輸?shù)接善渌?xiàng)目參與者創(chuàng)建的外部測試系統(tǒng)。應(yīng)用軟件的多線程以及PXI 平臺的同步使小至毫秒級別延遲的信號傳輸成為可能。可縮放的信號被產(chǎn)生出來，它直接由試驗(yàn)裝置測得。我們也可以通過對多個(gè)測量輸入的分析得到信號，這要求正確的信號處理優(yōu)化與同步，從而在時(shí)間的約束下實(shí)現(xiàn)正確的信號一致性。

　　結(jié)論

　　使用PXI平臺與NI LabVIEW編程環(huán)境，我們有效地開發(fā)了試驗(yàn)裝置控制與測量系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)的配置為連接更多的輸入信號并使用新的測量模塊擴(kuò)展系統(tǒng)預(yù)留了很大的余地。由于其模塊化設(shè)計(jì)，我們可以通過實(shí)現(xiàn)更多的功能來擴(kuò)展我們的應(yīng)用。此外，LabVIEW中隨時(shí)可用的信號分析功能使得這些執(zhí)行過程盡可能的簡單。