本文關(guān)鍵詞：飛行大氣參數(shù)試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 飛行大氣參數(shù)試驗(yàn)系統(tǒng) 氣壓控制 工業(yè)觸控計(jì)算機(jī) ARM 氣路系統(tǒng) 高精度

【摘要】：飛行大氣參數(shù)試驗(yàn)系統(tǒng)是一種通過(guò)提供具有設(shè)定壓力的氣體來(lái)對(duì)機(jī)載大氣數(shù)據(jù)設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)的地面試驗(yàn)裝置,它提供的氣體壓力應(yīng)當(dāng)滿足一定的精度要求。本文以該系統(tǒng)的功能需求為基礎(chǔ),應(yīng)用由工業(yè)觸控計(jì)算機(jī)為上位機(jī)和ARM控制芯片為下位機(jī)組成的控制核心,設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的總體方案和軟硬件實(shí)施方案,實(shí)現(xiàn)了整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)的物理構(gòu)建,并成功應(yīng)用于某型號(hào)飛機(jī)的生產(chǎn)測(cè)試流程。本文首先對(duì)大氣參數(shù)試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了整體功能需求分析,并依據(jù)需求分析結(jié)果對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了總體方案設(shè)計(jì)。系統(tǒng)總體由三個(gè)層級(jí)組成,分別是:上位機(jī)層、下位機(jī)層以及傳感與執(zhí)行層。上位機(jī)層以工業(yè)觸控計(jì)算機(jī)為硬件平臺(tái),以Lab VIEW為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái),完成了人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)和系統(tǒng)控制程序的設(shè)計(jì),該層的主要功能是依據(jù)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(jī)。下位機(jī)層以ARM控制芯片為核心,構(gòu)建了電源模塊、繼電器模塊、PWM模塊、RS232通信模塊以及可調(diào)電壓輸出模塊等功能電路,并通過(guò)C語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)了下位機(jī)電路系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制,該層的主要功能是將上位機(jī)發(fā)送的控制指令以電信號(hào)的形式實(shí)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(chǔ)裝置、氣體凈化裝置、氣壓控制裝置和用氣設(shè)備幾個(gè)部分,該層是最終的指令執(zhí)行層,通過(guò)各氣路元件的協(xié)調(diào)工作輸出達(dá)到精度要求的氣體壓力以供測(cè)試使用,另外氣體傳感器會(huì)實(shí)時(shí)采集氣壓數(shù)據(jù)并反饋給上位機(jī)作為控制決策的依據(jù)。依據(jù)總體方案,文中圍繞系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的搭建與軟件的編寫(xiě)進(jìn)行了詳細(xì)的分析與設(shè)計(jì):硬件的搭建包括下位機(jī)電路板的設(shè)計(jì)與加工、零件安裝箱的設(shè)計(jì)與加工、氣路元件的選型、傳感器的選型以及工業(yè)觸控計(jì)算機(jī)的選型等;軟件的編寫(xiě)包括上位機(jī)人機(jī)界面的規(guī)劃布局和后臺(tái)控制程序的編寫(xiě)以及下位機(jī)底端控制程序的編寫(xiě)。高精度氣體壓力的獲取是系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。文中主要通過(guò)以下幾個(gè)方面的工作提高系統(tǒng)精度:首先,對(duì)于系統(tǒng)控制方案的設(shè)計(jì),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(shí)采用智能控制和經(jīng)典PID控制相結(jié)合的算法來(lái)提高控制效率和精度。其次,對(duì)氣壓傳感器的相關(guān)原理進(jìn)行分析,選取精度盡量高又不失經(jīng)濟(jì)性的傳感器。另外,從氣路系統(tǒng)的固有特性入手,選取能夠?qū)崿F(xiàn)微量氣體傳輸同時(shí)又不過(guò)于影響系統(tǒng)實(shí)時(shí)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(shè)計(jì)定型后,通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)校,以進(jìn)一步提升精度。本文設(shè)計(jì)的大氣參數(shù)試驗(yàn)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)安裝調(diào)試后,已在某型號(hào)飛機(jī)的生產(chǎn)測(cè)試中投入使用,系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)良好,工作穩(wěn)定可靠,精度等級(jí)滿足該型號(hào)的生產(chǎn)實(shí)際要求,達(dá)到了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。對(duì)于不同型號(hào)的待測(cè)產(chǎn)品,可以采用文中提出的變型設(shè)計(jì)方法快速設(shè)計(jì)并生產(chǎn)出與之相適應(yīng)的試驗(yàn)系統(tǒng),因此文中設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有較廣的應(yīng)用范圍。
【關(guān)鍵詞】：飛行大氣參數(shù)試驗(yàn)系統(tǒng) 氣壓控制 工業(yè)觸控計(jì)算機(jī) ARM 氣路系統(tǒng) 高精度
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V216.8
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題來(lái)源及研究的目的和意義10-11
• 1.1.1 課題來(lái)源10
• 1.1.2 課題研究的目的和意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 第2章 飛行大氣參數(shù)試驗(yàn)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)17-35
• 2.1 基本結(jié)構(gòu)與工作原理17-19
• 2.2 功能需求分析19-23
• 2.2.1 定量指標(biāo)分析19-22
• 2.2.2 定性指標(biāo)分析22-23
• 2.3 氣壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)23-31
• 2.3.1 氣路系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23-26
• 2.3.2 氣路系統(tǒng)的控制算法設(shè)計(jì)26-31
• 2.4 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)31-32
• 2.5 變型設(shè)計(jì)方案32-33
• 2.6 本章小結(jié)33-35
• 第3章 飛行大氣參數(shù)試驗(yàn)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)35-52
• 3.1 硬件設(shè)計(jì)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(jī)功能電路設(shè)計(jì)41-48
• 3.6 零件安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)48-50
• 3.7 本章小結(jié)50-52
• 第4章 飛行大氣參數(shù)試驗(yàn)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)52-69
• 4.1 軟件設(shè)計(jì)概述52
• 4.2 通信命令定義52-54
• 4.3 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)54-61
• 4.4 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)61-68
• 4.5 本章小結(jié)68-69
• 第5章 飛行大氣參數(shù)試驗(yàn)系統(tǒng)調(diào)校與測(cè)試69-80
• 5.1 氣壓傳感器的調(diào)校69-74
• 5.2 系統(tǒng)整體運(yùn)行狀況74-75
• 5.3 靜壓控制結(jié)果分析75-78
• 5.4 動(dòng)壓控制結(jié)果分析78-79
• 5.5 本章小結(jié)79-80
• 結(jié)論80-82
• 參考文獻(xiàn)82-87
• 致謝87

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 李昕;;大氣數(shù)據(jù)模擬器設(shè)計(jì)研究[J];北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年01期

2 石軍輝;李永紅;王恩懷;;飛行器氣動(dòng)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];傳感器與微系統(tǒng);2015年02期

3 劉軍;張艷云;王力;胡林宏;;氣壓傳感器檢定裝置對(duì)比實(shí)驗(yàn)與分析[J];吉林氣象;2013年02期

4 張靖;;波音737NG系列飛機(jī)全靜壓系統(tǒng)簡(jiǎn)介及測(cè)試分析[J];價(jià)值工程;2015年05期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 于親波;基于智能優(yōu)化的模糊PID控制算法研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2004年

2 葉文良;基于ARM的嵌入式小型飛行參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D];南京航空航天大學(xué);2008年

3 劉佩璋;基于模糊PID控制策略的人工心臟軸流泵控制方法研究[D];中北大學(xué);2014年

4 任丹;基于模糊PID控制算法的恒壓供水系統(tǒng)研究[D];東北石油大學(xué);2014年

，

本文編號(hào)：642184