虛擬儀器技術的飛機電壓調節器動態性能測試辦法研究

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在飛機的供電系統當中，電壓調節器是極為關鍵的組成部分，飛機發電機電壓因為負載、轉速等的影響而產生變化，調壓器會對發電機激磁電流進行自動調節，以此確保調壓器的靜態性能與動態性能，二者是穩態性能衡量的一種能力指標，表現在發電機激磁電流產生的電源系統輸出電壓超調量、動態指標的變化層面上。

一、測試系統的設計方案

(一)飛機電壓的調節系統

飛機發電機的電壓調節系統當中包含檢測環節基準和對比環節、放大和操作環節。如果被調節的發電機電壓輸出偏離了額定數值，檢測環境也會產生變化，同時其會上傳到對比環節中，和調定值對比獲得偏差信號。這個信號放大之后，執行環節會把發電機激磁電流改變，飛機電壓的發電機輸出電壓會產生變化，讓發電機的輸出電壓處在穩定范圍[1]。在地面測試調壓器的性能，可以對飛機發電機電壓輸出進行模擬，需要檢測調壓器、發電機交聯之后產生的電壓輸出信號。遵照飛機發電機、調壓器交聯之后產生的輸出電壓，對調壓器性能進行測試。

(二)虛擬儀器的配置方案

傳統儀器一般包含信號采集和控制、數據信息的分析和處理、結果的表達和輸出。因為功能模塊是硬件形式的，其會致使人工操作、觀察的缺點產生，傳統形式的儀器測試調壓器動態性能并不方便，具有明顯的局限性。所以在進行調壓器性能測試系統設計的過程當中，一定要沖破傳統形式的測試設備設計方式，積極應用現代化的虛擬儀器相關技術。并且在計算機中彰顯儀器功能，在計算機的總線中插入數據采集卡，基于軟件實施信號分析和處理，用信號形式將測試結果輸出來。遵照測試任務與填寫時的測試設備，對配置方案進行合理選用與調試，基于模塊把調壓器的輸出信號收集到計算機中，經由飛機發電機模型的計算獲得發電機輸出值。發電機模型的輸出值送至程控電源的管控程序，之后基于計算機接口管控電源而輸出。程控電源對飛機番點擊、調壓器交聯等進行模擬。基于虛擬儀器對測試系統當中的數據信息進行分析，針對虛擬儀器技術對其進行測試。

二、選擇和設計系統的硬件

(一)數據采集卡

飛機發電機的電壓瞬時變頻率是6KHz，遵照采樣定理，確保采樣信號的真實保留，采樣信號頻率至少是原信號的2倍。實際采樣頻率一般要保證3—5倍頻率。

(二)程控電源

程控電源屬于飛機發電機輸出電壓當中的重要組成部分，輸出范圍符合飛機發電機電壓的變化范圍，遵照相關要求，程控電源的參數為：除數電壓范圍為-300—300V，頻率輸出范圍為45HZ—1KHz，畸變系數為5%(1KHz)，精度要求方面的標準非常高。

(三)信號的調理電路

信號的調理電路作用之一是放大，把信號放大至和數據采集卡當中的轉換器相匹配，把調壓器輸出信號轉變成數據采集卡的范圍之內，即-5—5V。預濾波可以對干擾噪聲信號方面的高頻分量進行抑制，把頻帶壓縮，并且減少采樣頻率，以免出現混淆的情況。

三、建立飛機發電機的非線性模型

精準構建飛機的發電機模型，是試驗臺虛擬技術的關鍵，傳統形式的數據模型基于線性逼近、列寫構建發電機的傳遞函數，無法模擬發電機任意狀態下的特殊屬性。基于其對發電機系統轉速、負載等進行描述，其存在很大的誤差，特別是在發電機飽和區域工作的過程當中。飛機發電機一般和調壓器、調頻器配合進行負載工作，全狀態工作中形成復雜形式的非線性動態系統，針對所有發電機、同型號不同發電機而言，其特性曲線都并非完全相同的，是基于實驗數據進行描繪的，并非基于發電機固定參數進行計算的，因此，可基于模糊建模的方式，重視系統輸入和輸出，并非一定要對中間過程進行清晰現實，可基于人工神經網絡設施模型構建，以免人為操作的數學近似，盡量減低誤差的產生[2]。

四、設計系統測試的軟件

(一)軟件結構

測試系統的核心就是軟件，基于集成開發平臺開發軟件。

1.測試管理。測試系統和操作者交互，測試調壓器的性能，進行數據管理，輸出測試結果，和matlab實施數據通信。

2.測試程序。虛擬儀器包含功能模塊層，達成和發電機模型間數據信息ID通信以及數值階段等。

3.儀器驅動。儀器驅動可用來對硬件儀器實施通信與管控的軟件層。

4.I/O接口層。計算機處理和贏家儀器之間實現連接，其是達成的通信協議層。因為其在后續軟件層具有規范化與模塊化屬性，測試過程中，系統編制重點就是測試管理層、程序。

(二)性能測試的模塊

性能測試模塊的重要作用就是要測試調壓器動態性能，將測試結果輸出，對調壓器動態性能的優劣情況進行評價。

五、測試儀器的特征

(一)便攜性

對比調壓器的性能測試平臺，大功率電源系統帶動試驗臺、阻感性的負載箱，其具有非常良好的便攜性。

(二)調壓器可測試的動態性能

調壓器正常電壓的瞬間變化時間為0.1秒，基于傳統形式的測試平臺，難以描述發電機的電壓動態變化[3]。測試系統基于高速的數據采集卡，對電壓順勢變化數據進行實時采集，調壓器動態性能進行評價。

結束語

綜上所述，這個測試系統設計的技術主要就是飛機發電機非線性模型的精準構建，非線性模型遵照輸入計算得出輸出，基于相關技術的實際應用構建虛擬儀器。并且基于管理層模塊數據的采集實施分析與表達，對調壓器的動態性能進行測試。在虛擬儀器技術的基礎之上，飛機發電機的電壓調節器動態性能測試，沖破了硬件條件、測試成本方面的制約影響，對飛機調節器的性能測試廣度、深度等進行拓展，其具有非常良好的經濟價值。