飛機剎車(chē)控制系統仿真測試平臺設計

摘要：針對飛機在地面的快速反應，安全升空和著(zhù)陸能力，以及飛機剎車(chē)系統的性能等問(wèn)題，將半實(shí)物仿真測試技術(shù)應用到飛機剎車(chē)系統中。建立實(shí)物與模型之間的關(guān)系，以LabWindows／CVI 2009為仿真開(kāi)發(fā)平臺，提出以實(shí)物代替模型引入仿真回路，與所建模型形成完整的飛機剎車(chē)半實(shí)物仿真系統的方法。結果表明：該測試系統與實(shí)物仿真相比投資少，效率高，同時(shí)又比傳統數字仿真更接近實(shí)際，是理想的測試手段，為飛機剎車(chē)系統的實(shí)驗研究提供了真實(shí)有效的實(shí)驗平臺。
關(guān)鍵詞：剎車(chē)控制系統；LabWindows／CVI；仿真；測試系統

剎車(chē)系統是飛機著(zhù)陸滑跑的關(guān)鍵系統，承受飛機的靜態(tài)重量和動(dòng)態(tài)沖擊載荷，吸收飛機著(zhù)陸時(shí)的動(dòng)能，實(shí)現飛機的起飛、著(zhù)陸、滑行、轉彎的制動(dòng)和控制，其性能的優(yōu)劣直接影響到飛機在地面的快速反應，安全升空和著(zhù)陸能力，對飛機整體的性能和安全起著(zhù)至關(guān)重要的作用。為提高飛機剎車(chē)系統的性能以確保其飛行安全，在實(shí)航之前必須對剎車(chē)控制系統進(jìn)行全面準確的地面模擬實(shí)驗，對其性能優(yōu)劣與否進(jìn)行檢驗。系統仿真是檢驗飛機系統性能的重要手段，可以模擬飛機在剎車(chē)過(guò)程的真實(shí)環(huán)境，以驗證剎車(chē)系統的性能。系統仿真測試有效的提高其研制質(zhì)量，節省大量人力，物力，財力，縮短研發(fā)周期。
半實(shí)物仿真的顯著(zhù)特點(diǎn)是“硬件在回路中”與傳統的數字仿真相比，由于試驗中實(shí)物模型參與整個(gè)仿真過(guò)程，試驗過(guò)程中各個(gè)環(huán)節更逼近真實(shí)的狀態(tài)，試驗結果的可信度與參考價(jià)值更高，比數字仿真更接近實(shí)際，是較理想的研究手段。筆者為此設計了飛機剎車(chē)控制系統仿真測試平臺，為飛機剎車(chē)控制系統的試驗研究提供更加有效的試驗平臺。

1 系統硬件組成
測試平臺兼顧飛機剎車(chē)系統內外場(chǎng)仿真及測試，主要組成包括：上位機、剎車(chē)控制器測試箱、模擬測試斷線(xiàn)箱一、模擬測試斷線(xiàn)箱體二、剎車(chē)系統檢測控制器、輪速驅動(dòng)箱及電源箱，設備功能齊全。其系統組成架構如圖1所示。

系統中的主要設備功能如下：
1)上位機：在Matlab／Simulink環(huán)境下建立模型，完成程序的編譯，生成可執行文件，并下載至下位機。
2)下位機：通過(guò)I／O設備與上位機通訊，編寫(xiě)上位機程序，對輸出的信號逐一分析，實(shí)時(shí)的完成數據的分析運算，通過(guò)相應測試鏈路接口轉發(fā)信號至PXI測試設備測試。其中輪速驅動(dòng)電路產(chǎn)生的信號通過(guò)信號線(xiàn)驅動(dòng)飛機機輪按指定輪速轉動(dòng)。
3)輪速驅動(dòng)箱：完成對內場(chǎng)輪速驅動(dòng)的模擬：內場(chǎng)測試時(shí)模擬輪速驅動(dòng)信號，通過(guò)調節控制信號使直線(xiàn)電機根據控制信號帶動(dòng)輪速至相應轉速，并由傳感器采集相應信號傳輸給上位機，起到模擬機輪轉動(dòng)的作用。
4)成品負載模擬：對機載剎車(chē)成品，前輪轉彎成品輸入輸出信號的模擬。
5)模擬測試斷線(xiàn)箱：通過(guò)跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)的通斷對需要控制、模擬、測試的信號準確的進(jìn)行檢測和傳輸。
6)測試鏈路：集成PXI多功能測試系統，提供信號源，產(chǎn)生3Hz～12KHz、步進(jìn)1Hz、4ms刷新的任意頻率信號，程控電源信號等，并通過(guò)示波器，萬(wàn)用表等測試設備完成系統各信號的采集與處理。
7)電源箱：完成對電源的轉化，將輸入AC220V轉化為直流線(xiàn)性正負15 V和標準DC10V、DC28V、DC24V輸出。