冗余伺服機構(gòu)自動化測試系統(tǒng)

　　摘要：本文針對伺服機構(gòu)產(chǎn)品類型多、測試狀態(tài)多、測試環(huán)境復(fù)雜的特點，設(shè)計了一套易擴展、易使用、易維護的自動化測試系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件包括數(shù)據(jù)采集控制模塊、信號調(diào)理模塊、功率放大模塊和電源調(diào)理模塊，系統(tǒng)軟件基于LabVIEW的虛擬儀器技術(shù)，利用動態(tài)調(diào)用子面板技術(shù)進行開發(fā)設(shè)計，并結(jié)合報表插件和數(shù)據(jù)庫插件實現(xiàn)測試參數(shù)保存和測試報表制作。同時軟件自動保存所有測試數(shù)據(jù)，便于事后數(shù)據(jù)回放及溯源。測試系統(tǒng)在冗余和非冗余伺服機構(gòu)的流水線測試及交付中應(yīng)用，并取得良好結(jié)果。

　　引言

　　伺服機構(gòu)是航天運載火箭控制系統(tǒng)推力矢量控制執(zhí)行機構(gòu)，屬于控制系統(tǒng)重要單機，接收箭載計算機位置指令信號，然后通過電液功率轉(zhuǎn)換實時推擺發(fā)動機噴管，實現(xiàn)火箭飛行姿態(tài)控制。

　　伺服機構(gòu)自動化測試系統(tǒng)(以下簡稱測試系統(tǒng))借助于計算機、通信和電子電路技術(shù)，對用于不同型號火箭的各類伺服機構(gòu)進行自動化性能測試，并將實時測試參數(shù)實施監(jiān)測和存儲，對測試性能參數(shù)進行自動判讀，提高性能測試質(zhì)量，確保被測伺服機構(gòu)產(chǎn)品工作可靠性^[1]。

　　1 測試系統(tǒng)分析設(shè)計

　　測試系統(tǒng)由三部分組成，測試電纜、測試設(shè)備、測試軟件。其中，測試電纜采用機箱內(nèi)部、機箱與機箱之間采用的測試電纜為錦綸套管電纜，該電纜比較輕便;測試系統(tǒng)與伺服機構(gòu)連接的電纜為耐磨、耐腐蝕的塑料套管電纜。測試設(shè)備由啟動機箱、測控機箱、打印機、顯示器及鼠標(biāo)鍵盤組成。測試軟件采用LabVIEW軟件平臺設(shè)計，軟件框架采用動態(tài)調(diào)用子面板技術(shù)。各個測試模塊采用軟件平臺自帶的生產(chǎn)者消費者框架技術(shù)^[2]。

　　1.1 測試系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　為了保證整套系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性和美觀性，測試系統(tǒng)啟動機箱與測控機箱的尺寸、顏色完全一致。啟動機箱控制給產(chǎn)品供電的DC電源和中頻電源的通斷。機箱內(nèi)使用數(shù)字電壓表頭檢測電壓，利用測控機箱內(nèi)的電源信號調(diào)理模塊和多功能數(shù)據(jù)采集卡的AD進行數(shù)據(jù)采樣存儲。同時機箱還對供電電源的過壓和過流進行監(jiān)測和保護控制。

　　測控機箱通過遙測電纜對伺服機構(gòu)I、II、雙向(I、II冗余)的相應(yīng)信號進行監(jiān)測、處理并通過控制電纜完成對伺服機構(gòu)的控制驅(qū)動。內(nèi)部含有四個功率放大模塊、兩個信號轉(zhuǎn)換模塊、電源處理模塊、三塊多功能數(shù)據(jù)采集卡(含有AD/DA DIO功能，型號分別為6232、6230、6232)，此外還安裝了PXI零槽控制器。測控機箱組成框圖如圖1所示。

　　測試系統(tǒng)不僅滿足非冗余伺服機構(gòu)在空載、大泵負載、負載狀態(tài)下的測試需求，而且還要滿足冗余伺服機構(gòu)在空載、大泵負載、負載狀態(tài)下的測試需求。在冗余伺服機構(gòu)測試狀態(tài)下，產(chǎn)品需進行一冗余、二冗余的故障測試及三冗余的性能測試，冗余控制框圖如圖2所示。四塊功率放大輸出卡為多功能卡6232的DO輸出調(diào)理電路，通過對繼電器開合控制，從而對伺服機構(gòu)余度狀態(tài)下的性能進行檢測，實現(xiàn)模擬故障狀態(tài)下測試功能：

　　功率放大輸出卡：主要用于伺服機構(gòu)反饋電位器的電源供電及伺服閥線圈的電流供電，并擁有閉環(huán)和開環(huán)兩種功能。由于負載為感性負載，功放電路具有較大余量的電壓和電流，并增加相應(yīng)的過載保護：