LabVIEW的舵機自動加載測試系統軟件設計範文

舵機是直升機動力學控制的執行機構，它在直升機實際飛行過程中需要承受通過液壓助力器來的空氣動力及其力矩作用。 詳細內容請看下文labview的舵機自動加載測試系統軟件設計。

空氣動力及其力矩隨着直升機飛行高度、速度、姿態等飛行狀態的不同而變化，最終呈現爲舵機的動態交變負載。舵機性能直接影響直升機整體的飛行性能，而舵機的帶載能力是舵機的主要技術參數。在試驗室條件下對舵機施加載荷，模擬直升機在空中飛行時舵機輸出軸所受到的負載情況，對舵機系統的實際工作性能進行考覈驗證，是舵機產品檢驗和進行飛控系統動態半物理仿真試驗必備程序。

傳統的手動加載舵機測試方式測試精度不高，不僅耗時費力，而且人爲很多因素會影響測試結果的可信度。本文所述的直升機並聯電動操縱舵機綜合自動測試系統主要用於測試舵機在空載及不同負載下的性能，主要測試內容包括舵機空載和加載時的電壓、電流，輸出軸的轉角、轉速、行程和扭矩等參量。

根據並聯舵機測試系統技術要求和測試技術的最新進展，軟件的運行環境選爲windows 7.0圖形視窗操作系統，選用美國ni(national instrument)公司的labview2017圖形化編程語言(graphics language，g語言)進行設備軟件開發。本文在介紹測試系統硬件的基礎上，給出了軟件的框架設計，重點闡述了軟件開發過程中遇到的典型問題：生產者一消費者設計模式處理數據採集、利用通知器控件實現循環通信、利用labview特有的字符串轉換控件解決數據類型轉換等，並給出瞭解決問題方法，以期對其它基於labview的軟件開發提供借鑑。

測試對象直升機並聯舵機主要由電機、減速器、蝸桿機構、電磁離合器、微動行程開關等組成，輸出軸爲慢速的旋轉運動。

舵機自動加載測試系統的硬件結構如圖l所示。選用阿爾泰公司pxi機箱、pxi控制器和兩塊多功能數據採集卡作爲控制和測量平臺，選用三相交流伺服電機、伺服驅動器、扭矩傳感器、編碼器構成加載系統，組成完整的舵機自動加載測試系統。pxi控制器通過連接數據採集卡控制舵機轉動、控制伺服電機扭矩輸出和位移輸出等，同時它還採集各種設備反饋的信號，包括舵機電機及舵機離合器的電流和電壓信號、扭矩傳感器信號、編碼器脈衝信號等。

labview是ni公司最核心的軟件產品，是工業控制、測試軟件開發的專業平臺，它具有界面簡潔友好，能較好地模擬測控儀器及環境等特點。它採用了工程人員熟悉的術語、圖形等圖形化符號來代替常規基於文字的語言程序。它將功能強大的c語言與測控技術有機結合，具有靈活的交互式編程方法和豐富的庫函數，爲開發人員建立檢測系統、自動測試環境、數據採集系統、過程監控系統等提供了理想的軟件開發環境。labview實時編譯特性，讓編程和調試效率得到很大的提升。根據軟件開發規律，從功能設計，結構設計和通信設計依次說明。

測試系統軟件所提供的功能包括：

1)圖形用戶(gui)界面的人機對話接口和界面友好，包括可顯示設定指令的曲線和回採信號的實時曲線及數字實時刷新顯示監測信號等;

2)有典型試驗入口;

3)試驗進程的監測及報警;

4)控制參數的設置;

5)系統輸出輸入通道的自檢;

6)試驗數據的保存、處理、曲線回放、報表打印等。

將測試測量程序劃分3個層次，即主vi、功能層和最底層的驅動層。labview已經提供了常用的底層驅動功能，如數據採集設備的驅動、文件讀寫驅動、visa驅動等，因此，舵機自動加載測試系統程序設計主要在主vi和功能層。

主vi是最高一層，它主要通過界面爲程序提供必要的信息，並且接收需要的信息以及調用下層vi。依據labview開發程序的流程即提出需求、設計、編碼、測試、發佈和維護，結合舵機自動加載測試系統的特點，採用從用戶界面設計着手開發。爲保證舵機自動加載測試系統良好的人機交互，主界面將採集區域與控制區域分類排布，並且卡片式管理各個實時顯示項，統一使用labview銀色系列控件，從而讓試驗監視方便，測試過程操作簡單。將測試主界面劃分爲舵機控制、加載電機控制、試驗控制、試驗監控和試驗記錄5個區域，每個區域下又有若干測試子項。圖2所示爲舵機自動加載測試系統的交互界面設計簡圖。

依據主vi設計功能層，功能層採用自頂向下的設計方式，逐步實現使用子ⅵ去實現各個功能模塊，軟件結構圖如圖3所示，軟件程序流程圖見圖4。

1)使用標準pxi儀器總線通信協議，支持32或64位數據傳輸，最高數據傳輸速率可達132mb/或528mb/s;

2)rs232串口通信協議。