發(fā)布時間：2017-08-08 22:02

  本文關鍵詞：飛行大氣參數試驗系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

  更多相關文章： 飛行大氣參數試驗系統(tǒng) 氣壓控制 工業(yè)觸控計算機 ARM 氣路系統(tǒng) 高精度

【摘要】：飛行大氣參數試驗系統(tǒng)是一種通過提供具有設定壓力的氣體來對機載大氣數據設備進行校驗的地面試驗裝置,它提供的氣體壓力應當滿足一定的精度要求。本文以該系統(tǒng)的功能需求為基礎,應用由工業(yè)觸控計算機為上位機和ARM控制芯片為下位機組成的控制核心,設計了系統(tǒng)的總體方案和軟硬件實施方案,實現(xiàn)了整個試驗系統(tǒng)的物理構建,并成功應用于某型號飛機的生產測試流程。本文首先對大氣參數試驗系統(tǒng)進行了整體功能需求分析,并依據需求分析結果對系統(tǒng)進行了總體方案設計。系統(tǒng)總體由三個層級組成,分別是:上位機層、下位機層以及傳感與執(zhí)行層。上位機層以工業(yè)觸控計算機為硬件平臺,以Lab VIEW為軟件開發(fā)平臺,完成了人機交互界面設計和系統(tǒng)控制程序的設計,該層的主要功能是依據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。下位機層以ARM控制芯片為核心,構建了電源模塊、繼電器模塊、PWM模塊、RS232通信模塊以及可調電壓輸出模塊等功能電路,并通過C語言編程實現(xiàn)了下位機電路系統(tǒng)的協(xié)調控制,該層的主要功能是將上位機發(fā)送的控制指令以電信號的形式實現(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、氣體存儲裝置、氣體凈化裝置、氣壓控制裝置和用氣設備幾個部分,該層是最終的指令執(zhí)行層,通過各氣路元件的協(xié)調工作輸出達到精度要求的氣體壓力以供測試使用,另外氣體傳感器會實時采集氣壓數據并反饋給上位機作為控制決策的依據。依據總體方案,文中圍繞系統(tǒng)的具體實現(xiàn)對硬件的搭建與軟件的編寫進行了詳細的分析與設計:硬件的搭建包括下位機電路板的設計與加工、零件安裝箱的設計與加工、氣路元件的選型、傳感器的選型以及工業(yè)觸控計算機的選型等;軟件的編寫包括上位機人機界面的規(guī)劃布局和后臺控制程序的編寫以及下位機底端控制程序的編寫。高精度氣體壓力的獲取是系統(tǒng)設計過程中的重點和難點。文中主要通過以下幾個方面的工作提高系統(tǒng)精度:首先,對于系統(tǒng)控制方案的設計,盡量減少中間控制環(huán)節(jié)以避免引入更多系統(tǒng)誤差,同時采用智能控制和經典PID控制相結合的算法來提高控制效率和精度。其次,對氣壓傳感器的相關原理進行分析,選取精度盡量高又不失經濟性的傳感器。另外,從氣路系統(tǒng)的固有特性入手,選取能夠實現(xiàn)微量氣體傳輸同時又不過于影響系統(tǒng)實時性的氣路元件,主要是高精度氣路控制元件的選取。最后,在硬件設計定型后,通過試驗測試對傳感器進行調校,以進一步提升精度。本文設計的大氣參數試驗系統(tǒng)經過安裝調試后,已在某型號飛機的生產測試中投入使用,系統(tǒng)的運行狀態(tài)良好,工作穩(wěn)定可靠,精度等級滿足該型號的生產實際要求,達到了系統(tǒng)的設計目標。對于不同型號的待測產品,可以采用文中提出的變型設計方法快速設計并生產出與之相適應的試驗系統(tǒng),因此文中設計的系統(tǒng)具有較廣的應用范圍。
【關鍵詞】：飛行大氣參數試驗系統(tǒng) 氣壓控制 工業(yè)觸控計算機 ARM 氣路系統(tǒng) 高精度
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V216.8
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題來源及研究的目的和意義10-11
• 1.1.1 課題來源10
• 1.1.2 課題研究的目的和意義10-11
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國內研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3 本文的主要研究內容16-17
• 第2章 飛行大氣參數試驗系統(tǒng)總體方案設計17-35
• 2.1 基本結構與工作原理17-19
• 2.2 功能需求分析19-23
• 2.2.1 定量指標分析19-22
• 2.2.2 定性指標分析22-23
• 2.3 氣壓控制系統(tǒng)設計23-31
• 2.3.1 氣路系統(tǒng)的基本結構設計23-26
• 2.3.2 氣路系統(tǒng)的控制算法設計26-31
• 2.4 系統(tǒng)總體設計31-32
• 2.5 變型設計方案32-33
• 2.6 本章小結33-35
• 第3章 飛行大氣參數試驗系統(tǒng)硬件設計與實現(xiàn)35-52
• 3.1 硬件設計概述35
• 3.2 控制器選型35-36
• 3.3 氣壓傳感器選型36-37
• 3.4 氣路元件選型37-41
• 3.5 下位機功能電路設計41-48
• 3.6 零件安裝結構設計48-50
• 3.7 本章小結50-52
• 第4章 飛行大氣參數試驗系統(tǒng)軟件設計與實現(xiàn)52-69
• 4.1 軟件設計概述52
• 4.2 通信命令定義52-54
• 4.3 上位機軟件設計54-61
• 4.4 下位機軟件設計61-68
• 4.5 本章小結68-69
• 第5章 飛行大氣參數試驗系統(tǒng)調校與測試69-80
• 5.1 氣壓傳感器的調校69-74
• 5.2 系統(tǒng)整體運行狀況74-75
• 5.3 靜壓控制結果分析75-78
• 5.4 動壓控制結果分析78-79
• 5.5 本章小結79-80
• 結論80-82
• 參考文獻82-87
• 致謝87

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前4條

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本文編號：642184