飛機(jī)上小功率伺服系統(tǒng)儀表的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　摘要：本文針對(duì)具有自動(dòng)調(diào)節(jié)功能的小功率伺服系統(tǒng)儀表，設(shè)計(jì)了一種通用的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，并給出了具體的硬件電路和相關(guān)軟件流程。實(shí)際應(yīng)用表明，該自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)不僅功能齊全，工作穩(wěn)定可靠，便于地勤人員的維護(hù)保障，而且具有使用方便、智能化、集成度高的特點(diǎn)。

　　引言

　　現(xiàn)如今，以具有自動(dòng)調(diào)節(jié)功能的小功率伺服系統(tǒng)為基本結(jié)構(gòu)單元的儀表廣泛應(yīng)用于飛機(jī)上，它采用隨動(dòng)系統(tǒng)方式實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換、解算和遠(yuǎn)距傳輸傳送，使信號(hào)能量得到放大，不僅可以提高儀表的指示精度和負(fù)載能力，而且具有較靈活的輸出和顯示方式^[1]。小功率伺服系統(tǒng)儀表的完好性直接影響到飛機(jī)的飛行安全，本文針對(duì)飛機(jī)上的小功率伺服系統(tǒng)儀表設(shè)計(jì)了一套通用的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。

　　1 航空儀表伺服系統(tǒng)的工作原理

　　航空儀表中所應(yīng)用的伺服系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)電氣機(jī)械式位置反饋系統(tǒng)，其原理結(jié)構(gòu)如圖1所示，它主要由傳感器和指示器兩部分組成。在傳感器中，敏感元件測(cè)量飛行器的某一物理參數(shù)并轉(zhuǎn)換成控制伺服系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的角信號(hào)θ₁，再通過(guò)變換裝置將角信號(hào)θ₁轉(zhuǎn)換成一定形式電信號(hào)e₁輸出給指示器中的接收裝置。在指示器中，當(dāng)接收裝置的輸入信號(hào)e₁與電機(jī)組件輸出的反饋信號(hào)e₂不一致時(shí)(即△e=e₂-e₁≠0)則產(chǎn)生誤差電壓信號(hào)△e，該信號(hào)經(jīng)伺服裝置解調(diào)放大后控制直流電機(jī)組件運(yùn)轉(zhuǎn)，以帶動(dòng)指針和計(jì)數(shù)器指示，同時(shí)為接收裝置提供位置反饋信號(hào)e₂(圖1中指示器部分框內(nèi)的虛線即表征這種機(jī)械位置反饋關(guān)系)，使△e趨于0，我們把這種狀態(tài)稱為隨動(dòng)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)狀態(tài)。當(dāng)相應(yīng)的飛行器參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，伺服系統(tǒng)將重復(fù)上述過(guò)程使系統(tǒng)獲得新的協(xié)調(diào)。

　　航儀表伺服系統(tǒng)中的變換裝置和接收裝置在電氣關(guān)系上是一個(gè)整體部件，合并稱之為比較變換裝置，由它實(shí)現(xiàn)主控信號(hào)與反饋信號(hào)的比較，并轉(zhuǎn)換成誤差電信號(hào)。組成比較變換裝置的器件常用自整角機(jī)或旋轉(zhuǎn)變壓器，它們都具有傳輸精度高、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。

　　1 總體設(shè)計(jì)思想

　　本文設(shè)計(jì)的通用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為平臺(tái)，根據(jù)被測(cè)設(shè)備的測(cè)試需求，研制專用的基于GPIB總線數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的程控激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器與信號(hào)采集處理器等總線擴(kuò)展卡，制作專用的接口適配器用于連接測(cè)試系統(tǒng)與被測(cè)單元，對(duì)重復(fù)占用的信號(hào)源以繼電器開(kāi)關(guān)和矩陣開(kāi)關(guān)進(jìn)行分配，在數(shù)字I/O卡的控制下進(jìn)行。

　　2 硬件設(shè)計(jì)

　　硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖2所示，硬件平臺(tái)主要由工控計(jì)算機(jī)、數(shù)字I/O卡、三塊同步器卡、測(cè)試資源、陣列接口、接口適配器和測(cè)試電纜七部分組成：

　　(1)工控計(jì)算機(jī)：是整機(jī)控制中心和操作平臺(tái)，除標(biāo)準(zhǔn)IPC配置外，內(nèi)部擴(kuò)充有四塊VXI總線擴(kuò)展卡、數(shù)字I/O卡和同步器卡。通過(guò)軟件系統(tǒng)和GPIB總線調(diào)度系統(tǒng)數(shù)字化測(cè)試資源對(duì)被測(cè)對(duì)象自動(dòng)完成數(shù)字化檢測(cè)，并給出準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。

　　(2)同步器卡：是自行設(shè)計(jì)基于ISA總線的同步器/分解器，實(shí)現(xiàn)軸角信號(hào)與數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化。一方面讀取系統(tǒng)總線送來(lái)的數(shù)字角度數(shù)據(jù)，產(chǎn)生電壓信號(hào)，作為激勵(lì)發(fā)送到儀表;另一方面，它又能接收被測(cè)設(shè)備輸出的角位信號(hào)，將角位信息轉(zhuǎn)化為角度值。

　　(3)數(shù)字I/O卡：在測(cè)試系統(tǒng)中，數(shù)字I/O卡可觸發(fā)所用繼電器模塊的電磁動(dòng)作，接收從離散量接口板送來(lái)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)^[3]。