飛行大氣參數(shù)試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、飛行大氣參數(shù)試驗(yàn)系統(tǒng)是一種通過提供具有設(shè)定壓力的氣體來對(duì)機(jī)載大氣數(shù)據(jù)設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)的地面試驗(yàn)裝置，它提供的氣體壓力應(yīng)當(dāng)滿足一定的精度要求。本文以該系統(tǒng)的功能需求為基礎(chǔ)，應(yīng)用由工業(yè)觸控計(jì)算機(jī)為上位機(jī)和ARM控制芯片為下位機(jī)組成的控制核心，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的總體方案和軟硬件實(shí)施方案，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)的物理構(gòu)建，并成功應(yīng)用于某型號(hào)飛機(jī)的生產(chǎn)測(cè)試流程。
　　本文首先對(duì)大氣參數(shù)試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了整體功能需求分析，并依據(jù)需求分析結(jié)果對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了總體方案

2、設(shè)計(jì)。系統(tǒng)總體由三個(gè)層級(jí)組成，分別是：上位機(jī)層、下位機(jī)層以及傳感與執(zhí)行層。上位機(jī)層以工業(yè)觸控計(jì)算機(jī)為硬件平臺(tái)，以LabVIEW為軟件開發(fā)平臺(tái)，完成了人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)和系統(tǒng)控制程序的設(shè)計(jì)，該層的主要功能是依據(jù)用戶的操作指令和讀取的傳感層信息生成控制指令并傳輸給下位機(jī)。下位機(jī)層以 ARM控制芯片為核心，構(gòu)建了電源模塊、繼電器模塊、PWM模塊、RS232通信模塊以及可調(diào)電壓輸出模塊等功能電路，并通過C語言編程實(shí)現(xiàn)了下位機(jī)電路系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制，該

3、層的主要功能是將上位機(jī)發(fā)送的控制指令以電信號(hào)的形式實(shí)現(xiàn)，并輸出給傳感與執(zhí)行層。傳感與執(zhí)行層主要由氣壓傳感器和氣路系統(tǒng)組成，氣路系統(tǒng)又包含氣壓源、氣體存儲(chǔ)裝置、氣體凈化裝置、氣壓控制裝置和用氣設(shè)備幾個(gè)部分，該層是最終的指令執(zhí)行層，通過各氣路元件的協(xié)調(diào)工作輸出達(dá)到精度要求的氣體壓力以供測(cè)試使用，另外氣體傳感器會(huì)實(shí)時(shí)采集氣壓數(shù)據(jù)并反饋給上位機(jī)作為控制決策的依據(jù)。依據(jù)總體方案，文中圍繞系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的搭建與軟件的編寫進(jìn)行了詳細(xì)的分析與設(shè)計(jì)

4、：硬件的搭建包括下位機(jī)電路板的設(shè)計(jì)與加工、零件安裝箱的設(shè)計(jì)與加工、氣路元件的選型、傳感器的選型以及工業(yè)觸控計(jì)算機(jī)的選型等；軟件的編寫包括上位機(jī)人機(jī)界面的規(guī)劃布局和后臺(tái)控制程序的編寫以及下位機(jī)底端控制程序的編寫。高精度氣體壓力的獲取是系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。文中主要通過以下幾個(gè)方面的工作提高系統(tǒng)精度：首先，對(duì)于系統(tǒng)控制方案的設(shè)計(jì)，盡量減少中間控制環(huán)節(jié)以避免引入更多系統(tǒng)誤差，同時(shí)采用智能控制和經(jīng)典PID控制相結(jié)合的算法來提高控制效率和精

5、度。其次，對(duì)氣壓傳感器的相關(guān)原理進(jìn)行分析，選取精度盡量高又不失經(jīng)濟(jì)性的傳感器。另外，從氣路系統(tǒng)的固有特性入手，選取能夠?qū)崿F(xiàn)微量氣體傳輸同時(shí)又不過于影響系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的氣路元件，主要是高精度氣路控制元件的選取。最后，在硬件設(shè)計(jì)定型后，通過試驗(yàn)測(cè)試對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)校，以進(jìn)一步提升精度。本文設(shè)計(jì)的大氣參數(shù)試驗(yàn)系統(tǒng)經(jīng)過安裝調(diào)試后，已在某型號(hào)飛機(jī)的生產(chǎn)測(cè)試中投入使用，系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)良好，工作穩(wěn)定可靠，精度等級(jí)滿足該型號(hào)的生產(chǎn)實(shí)際要求，達(dá)到了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目