LabVIEW的舵機自動載入測試系統軟體設計範文

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的舵機自動載入測試系統軟體設計。

空氣動力及其力矩隨著直升機飛行高度、速度、姿態等飛行狀態的不同而變化，最終呈現為舵機的動態交變負載。舵機效能直接影響直升機整體的飛行效能，而舵機的帶載能力是舵機的主要技術引數。在試驗室條件下對舵機施載入荷，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效能進行考核驗證，是舵機產品檢驗和進行飛控系統動態半物理模擬試驗必備程式。

傳統的手動載入舵機測試方式測試精度不高，不僅耗時費力，而且人為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效能，主要測試內容包括舵機空載和載入時的電壓、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，軟體的執行環境選為windows 7.0圖形視窗作業系統，選用美國ni(national instrument)公司的labview2017圖形化程式設計語言(graphics language，g語言)進行裝置軟體開發。本文在介紹測試系統硬體的基礎上，給出了軟體的框架設計，重點闡述了軟體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資料採集、利用通知器控制元件實現迴圈通訊、利用labview特有的字串轉換控制元件解決資料型別轉換等，並給出瞭解決問題方法，以期對其它基於labview的軟體開發提供借鑑。

測試物件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，輸出軸為慢速的旋轉運動。

舵機自動載入測試系統的硬體結構如圖l所示。選用阿爾泰公司pxi機箱、pxi控制器和兩塊多功能資料採集卡作為控制和測量平臺，選用三相交流伺服電機、伺服驅動器、扭矩感測器、編碼器構成載入系統，組成完整的舵機自動載入測試系統。pxi控制器通過連線資料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，同時它還採集各種裝置反饋的訊號，包括舵機電機及舵機離合器的電流和電壓訊號、扭矩感測器訊號、編碼器脈衝訊號等。

labview是ni公司最核心的軟體產品，是工業控制、測試軟體開發的專業平臺，它具有介面簡潔友好，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式。它將功能強大的c語言與測控技術有機結合，具有靈活的互動式程式設計方法和豐富的庫函式，為開發人員建立檢測系統、自動測試環境、資料採集系統、過程監控系統等提供了理想的軟體開發環境。labview實時編譯特性，讓程式設計和除錯效率得到很大的提升。根據軟體開發規律，從功能設計，結構設計和通訊設計依次說明。

測試系統軟體所提供的功能包括：

1)圖形使用者(gui)介面的人機對話介面和介面友好，包括可顯示設定指令的曲線和回採訊號的實時曲線及數字實時重新整理顯示監測訊號等;

2)有典型試驗入口;

3)試驗程序的監測及報警;

4)控制引數的設定;

5)系統輸出輸入通道的自檢;

6)試驗資料的儲存、處理、曲線回放、報表列印等。

將測試測量程式劃分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，如資料採集裝置的驅動、檔案讀寫驅動、visa驅動等，因此，舵機自動載入測試系統程式設計主要在主vi和功能層。

主vi是最高一層，它主要通過介面為程式提供必要的資訊，並且接收需要的資訊以及呼叫下層vi。依據labview開發程式的流程即提出需求、設計、編碼、測試、釋出和維護，結合舵機自動載入測試系統的特點，採用從使用者介面設計著手開發。為保證舵機自動載入測試系統良好的人機互動，主介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銀色系列控制元件，從而讓試驗監視方便，測試過程操作簡單。將測試主介面劃分為舵機控制、載入電機控制、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所示為舵機自動載入測試系統的互動介面設計簡圖。

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去實現各個功能模組，軟體結構圖如圖3所示，軟體程式流程圖見圖4。

1)使用標準pxi儀器匯流排通訊協議，支援32或64位資料傳輸，最高資料傳輸速率可達132mb/或528mb/s;

2)rs232串列埠通訊協議。