多自由度載人離心機(jī)分布式安全防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計

王海霞，金 朝，王 聰，蔣 科，張立輝，楊明浩，徐 艷，王 紅，李寶輝

（空軍特色醫(yī)學(xué)中心，北京 100142）

0 引言

離心機(jī)是利用高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心場，完成醫(yī)學(xué)、檢驗、科研等作用的設(shè)備[1]，為保障運(yùn)轉(zhuǎn)過程中設(shè)備的安全，其安全防護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計至關(guān)重要。如王堅[1]依據(jù)醫(yī)用離心機(jī)的組成和工作流程，基于控制器局域網(wǎng)絡(luò)（controller area network，CAN）總線設(shè)計了涵蓋離心機(jī)門蓋、驅(qū)動、電動機(jī)、控制等分系統(tǒng)的綜合報警平臺。李果等[2]采取超速保護(hù)、過失保護(hù)、生理信號檢測等方法設(shè)計了單自由度載人離心機(jī)的安全監(jiān)控平臺。陸惠良[3]介紹了通用載人離心機(jī)多裕度安全系統(tǒng)的綜合設(shè)計方案。上述安全系統(tǒng)以不同應(yīng)用領(lǐng)域的離心機(jī)為設(shè)計對象，針對性較強(qiáng)，在實際應(yīng)用中有著較好的效果，但是多自由度載人離心機(jī)的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，由機(jī)械、控制驅(qū)動、飛行仿真、醫(yī)學(xué)監(jiān)護(hù)及其他輔助設(shè)備等組成[4]，分布于主機(jī)室、控制間、地下室等不同位置，而且多自由度功能所需信號滑環(huán)數(shù)量較多，導(dǎo)致安全防護(hù)系統(tǒng)在設(shè)計時存在傳輸距離長、中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)多、信號整合困難等問題，因此需根據(jù)實際需求開展設(shè)計。

本研究針對多自由度載人離心機(jī)的安全防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計的難點，采用分布式主從結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，通過從站匯總分散的監(jiān)控點信號，集中傳輸至主站進(jìn)行綜合判斷，并采取冗余的設(shè)計方法以多重保護(hù)措施保障離心機(jī)運(yùn)行過程中設(shè)備和受試者的安全。

1 安全防護(hù)系統(tǒng)需求分析和功能設(shè)計

多自由度載人離心機(jī)是一種特殊的離心機(jī)，用于飛行員或航天員持續(xù)性加速度耐力選拔及訓(xùn)練[5-7]，其利用主軸、滾轉(zhuǎn)和俯仰3 個方向旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)多自由度過載模擬，目前國內(nèi)在役的僅有我中心1 臺。……