用于航天執行器的壽命測試

The Challenge:

開(kāi)發(fā)基于PC機的壽命測試系統來(lái)替換傳統的基于人工的系統，用于航天執行器的壽命測試。

The Solution:

借助于NI LabVIEW軟件，使用PCI數據采集硬件進(jìn)行壽命仿真，使用NI CompactRIO硬件用于傳感器輸入，我們制造出全自動(dòng)化的壽命測試系統。

利用基于LabVIEW的解決方案，我們的客戶(hù)可以比以往更全面地對執行器進(jìn)行測試。同時(shí)，它還可以在短得多的時(shí)間內提供對執行器的特性和性能的更好分析。

系統綜述

為了測試新型的電子執行器，我們決定對原來(lái)的人工流程進(jìn)行自動(dòng)化。通過(guò)這種自動(dòng)化，工程師們可以定位執行器中的故障進(jìn)而確定潛在的故障點(diǎn)。以前，驅動(dòng)執行器的占空比是由波形發(fā)生器生成的簡(jiǎn)單正弦波。在執行器的工作范圍內，通過(guò)改變幅度來(lái)將執行器激勵到各種級別。測試需要不斷重復這個(gè)過(guò)程直到設備最后出現故障。這通常會(huì )花費數月的時(shí)間。

我們既需要從執行器內部的傳感器測量數據(如電機溫度的測量)，又需要在外部測量負載、振動(dòng)及執行器對占空比的響應。

硬件

我們利用LabVIEW 開(kāi)發(fā)出了新型的自動(dòng)化系統。硬件包括高速的NI M系列PCI數據采集板來(lái)提供占空比波形，并進(jìn)行高速的測量采集。為了確定執行器的磁滯特性，我們使用數據采集電路板上的兩個(gè)模擬輸入，對波形輸出和外部 LVDT的響應輸出同時(shí)進(jìn)行監測。波形被畫(huà)到主屏幕上的XY坐標曲線(xiàn)上，為我們提供了磁滯性能的視覺(jué)化顯示。我們還使用NI SCC-68 連接器單元中的SCC 模塊對執行器的電源進(jìn)行了監測。

利用執行器上的加速器，我們可以對NI 9233 C 系列模塊(安裝在NI CompactDAQ 機箱內)采集到的電機振動(dòng)進(jìn)行分析。振動(dòng)測量是分析的一部分，可以幫助我們預測測試結束前的故障情況。我們需要一個(gè)帶有充電放大器的負載電源來(lái)測量執行器的負載情況，而執行器則通過(guò)彈簧被連接到試驗臺上的固定安裝點(diǎn)上。

執行器內部安裝了熱電偶來(lái)監測設備內部的溫度，同時(shí)使用NI 9211 C 系列模塊來(lái)測量環(huán)境溫度。

軟件

使用LabVIEW 的關(guān)鍵優(yōu)勢在于可以創(chuàng )建一系列的占空比來(lái)真實(shí)地表示執行器實(shí)際的操作。我們開(kāi)發(fā)了一套復雜的占空比方波信號，而沒(méi)有只使用簡(jiǎn)單的正弦波。我們將這一組不同占空比的方波信號循環(huán)播放。每種占空比將執行器激勵到不同的伸長(cháng)級別，其中還包含了使執行器達到完全伸長(cháng)的占空比，來(lái)測試執行器實(shí)際的極限。

軟件GUI 還為操作者提供了以趨勢圖和數字顯示的方式來(lái)查看所有測量數據的功能。所有的測量數據以一分鐘為間隔保存到文件中，以備后續分析用。我們可以在一些重要的輸入上放置一個(gè)閾值，用以判定設備是否正常運行，這些輸入包括振動(dòng)通道，電源的電流輸出和設備的內部溫度。如果這些通道中的任意一個(gè)超過(guò)預設的限定，那么系統將開(kāi)始在10分鐘內以10秒為間隔記錄數據。如果在此期間，輸入超過(guò)第二個(gè)級別，那么系統將自動(dòng)切斷執行器的電源，然后關(guān)機。在關(guān)機的過(guò)程中，數據采集系統將以全速記錄數據并且保存到磁盤(pán)上，以備在對故障進(jìn)行后續分析時(shí)進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

一些執行器還被安排研究一些潛在的問(wèn)題，如傳動(dòng)裝置的摩擦及傳動(dòng)裝置中齒輪的丟失等，來(lái)檢查這些問(wèn)題對長(cháng)期性能的影響。

結論

利用基于LabVIEW 的解決方案，我們的客戶(hù)可以比以往更全面地對執行器進(jìn)行測試。同時(shí)，它還可以在短得多的時(shí)間內提供對執行器的特性和性能的更好分析。