導(dǎo)彈電液伺服機(jī)構(gòu)仿真裝置研制

　　導(dǎo)彈電液伺服機(jī)構(gòu)原理仿真裝置的硬件設(shè)計(jì)綜合采用光電隔離、電磁屏蔽、數(shù)字濾波、軟件容錯(cuò)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)控制電路的模塊化、通用化設(shè)計(jì)，便于提高系統(tǒng)的抗干擾能力，保證系統(tǒng)運(yùn)行的高可靠性。通過選用工業(yè)級(jí)液壓元件仿真電動(dòng)液壓能源仿真裝置和電液伺服作動(dòng)器仿真裝置，通過透明液壓管路連接各液壓系統(tǒng)，通過控制面板設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)伺服機(jī)構(gòu)單元測(cè)試實(shí)作環(huán)節(jié)仿真，最終實(shí)現(xiàn)電液伺服機(jī)構(gòu)原理仿真。

3 軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　系統(tǒng)軟件主要包括管理軟件、主控軟件、子機(jī)控制軟件、通信軟件、虛擬仿真軟件、教學(xué)軟件等。為提高編程效率，采用了模塊化設(shè)計(jì)，如圖6所示。

　　系統(tǒng)軟件：本系統(tǒng)使用的計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試軟件是C語言和組態(tài)軟件。C語言在Windows操作系統(tǒng)下不僅具有很強(qiáng)的圖形處理功能，而且能對(duì)I/O接口的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速的讀寫，還可以直接控制計(jì)算機(jī)的接口，運(yùn)行速度快，適于動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)，而組態(tài)軟件具有界面直觀和操作方便的特點(diǎn)，適宜進(jìn)行各種液壓元件的穩(wěn)態(tài)特性試驗(yàn)。

　　主控軟件：主要進(jìn)行操作過程和控制邏輯的仿真，主控程序和相應(yīng)的硬件電路相配合，完成操作訓(xùn)練過程中各種開關(guān)量的采集、分析判斷、輸出控制，是保證操作模擬系統(tǒng)正常工作的核心軟件。為確保編制效率，方便調(diào)試修改，控制主程序采用模塊化設(shè)計(jì)，共分為：菜單模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、邏輯運(yùn)算與判斷模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量運(yùn)算模塊和打印輸出模塊等，各模塊之間采用數(shù)據(jù)耦合的形式，通過公共接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在協(xié)調(diào)系統(tǒng)工作的情況下，有效保證系統(tǒng)運(yùn)行速度。在整個(gè)操作過程中，會(huì)根據(jù)用戶的操作自動(dòng)在各顯示界面跳轉(zhuǎn)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)判讀，現(xiàn)象、狀態(tài)均與真實(shí)界面一致。如果獲取的操作邏輯與已存儲(chǔ)的邏輯均不一致，系統(tǒng)會(huì)人為用戶進(jìn)行了誤操作，停止硬件現(xiàn)象控制，所有狀態(tài)恢復(fù)初始值，并在軟件界面給出用戶提示。菜單是電液伺服機(jī)構(gòu)仿真系統(tǒng)進(jìn)行人機(jī)交互的主要界面，菜單提供各種測(cè)試項(xiàng)目選擇，程序退出也是由菜單選擇控制的。事件處理部分采用邏輯原理仿真，對(duì)錯(cuò)誤操作具有一定的容錯(cuò)性，保證了系統(tǒng)在操作出錯(cuò)情況下不會(huì)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象?？刂浦鞒绦蛄鞒虉D如圖7所示。

　　通信軟件：主要滿足計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間、計(jì)算機(jī)與單片機(jī)之間以及網(wǎng)絡(luò)通信要求。本系統(tǒng)的通訊方式主要包括以太網(wǎng)通訊和RS232串口兩種類型。在設(shè)計(jì)時(shí)，同時(shí)考慮了號(hào)位硬件響應(yīng)速度的不同，對(duì)RS232串口單獨(dú)開辟線程，當(dāng)需要響應(yīng)時(shí)，以委托的方法向主進(jìn)程發(fā)送請(qǐng)求，以協(xié)調(diào)不同的響應(yīng)速度并防止程序線程栓塞。

　　故障診斷軟件：在設(shè)備的硬件和軟件上都有故障設(shè)置功能，來實(shí)現(xiàn)軟、硬件一體化的故障設(shè)置及配套系統(tǒng)。硬件設(shè)置上留有故障設(shè)置開關(guān)，軟件上建立故障庫(kù)，用來訓(xùn)練操作號(hào)手分析、排除一般故障的能力，并把分析、排除故障的成績(jī)記錄，作為訓(xùn)練管理分系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)，為號(hào)手評(píng)定操作等級(jí)提供依據(jù)。

　　視景仿真軟件：為了方便教學(xué)訓(xùn)練，電液伺服機(jī)構(gòu)原理仿真系統(tǒng)加入了各設(shè)備的3D模型和系統(tǒng)的工作原理演示動(dòng)畫。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，以虛擬動(dòng)畫和3D模型形式實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈電液伺服機(jī)構(gòu)系統(tǒng)仿真，重現(xiàn)導(dǎo)彈電液伺服機(jī)構(gòu)系統(tǒng)工作全過程，使參訓(xùn)人員能直觀的了解到測(cè)試過程中的設(shè)備狀態(tài)變化情況，彌補(bǔ)模擬操作真實(shí)感不強(qiáng)的不足。

4 結(jié)束語

　　本文研制的導(dǎo)彈電液伺服機(jī)構(gòu)原理仿真裝置綜合運(yùn)用現(xiàn)代控制技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)和視景仿真技術(shù)，搭建了系統(tǒng)的硬件平臺(tái)，建立了基于實(shí)體元件和虛擬視景相結(jié)合的復(fù)雜裝備的物理仿真模型。系統(tǒng)集成了某導(dǎo)彈電液伺服機(jī)構(gòu)及其測(cè)試的教學(xué)與訓(xùn)練功能，能夠完成復(fù)雜裝備外觀結(jié)構(gòu)展示、工作過程演示、工作原理學(xué)習(xí)、故障分析排除等科目，解決了導(dǎo)彈電液伺服機(jī)構(gòu)元件多不宜認(rèn)知、結(jié)構(gòu)復(fù)雜難于拆解、工作過程涉及機(jī)電液一體化難于仿真等難題，拓寬了導(dǎo)彈武器復(fù)雜裝備模型仿真的新思路。

　　該導(dǎo)彈電液伺服機(jī)構(gòu)原理仿真裝置既可代替實(shí)裝進(jìn)行分系統(tǒng)教學(xué)訓(xùn)練，又可進(jìn)行操作流程的教學(xué)訓(xùn)練，還能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的故障分析排除教學(xué)訓(xùn)練，大大減少了導(dǎo)彈部隊(duì)采用實(shí)戰(zhàn)裝備訓(xùn)練的次數(shù)，降低了教學(xué)訓(xùn)練費(fèi)用，保證了教學(xué)訓(xùn)練時(shí)間，提高了導(dǎo)彈部隊(duì)的教學(xué)訓(xùn)練效果，深受基層部隊(duì)和相關(guān)院校的歡迎。

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