使用LabVIEW与PXI设计并实现用于飞机前起落架电子转向系统

　　挑战:

　　设计并实现一套试验装置，用于空中客车A320客机前起落架的电子转向系统原型。

　　解决方案:

　　基于NILabview软件与PXI硬件创建一套系统，使用实时操作系统，以便于快速地开发试验装置的测试与控制应用软件，并依托LabVIEW中随时可用的函数快速地开发出我们的算法。

　　简介

　　分布式与冗余式机电前轮转向系统(DRESS)国际项目的目标是创建客机前起落架电子转向系统的原型。航空学院(IoA)起落装置系的科学家设计并制造了一套电子转向系统试验装置原型用于模拟实际情况。他们设计的试验装置能够承受快速而简单的配置改变，这是由测试项目原型机所特有的性质决定的。这种改变配置的灵活性几乎总能促成控制与试验装置硬件测试的更改。

　　DRESS试验装置控制系统

　　IoA的工程师设计，开发，并制造了DRESS测试系统。他们完成了机械方面的设计与制造，以及试验装置控制系统的其它需求。Veritech，NI公司的联盟伙伴，开发了试验装置控制软件。DRESS测试程序的采用促进了试验装置的灵活性，如前起落架轮的准静态与动态载荷。试验装置需要执行大范围的测试。定义了两个主要的测试配置：动态模式模拟高频震荡，以及低频高转矩模式主要模拟地面机动。第一个被定义为动态控制子系统(DCSS)，第二个被定义为反抗转矩控制子系统(ATCSS)。基于两种不同的载荷需求，系统被设计创建成使用可替换硬件与软件配置的形式(图1)。

　　为了模拟飞机的低速滑行条件，创建了由液压发动机(ATCSS)驱动的模块。在这种情况下，出现了低频(至4 Hz)，大角度(至90度)，大转矩。为了模拟经常出现在前起落架的高频震荡，创建了一套电驱动模块(DCSS)。这个模块可以通过两个固定在原来轮子上的圆盘使飞机前轮失去平衡。在动态测试中，轮子的速度可以达到4,000转/分，用于模拟更高频率下的大转矩，此时要限定扭转角(至5度)。

　　采用这种方案，试验装置被创建出来并能满足测试需求，并且它足够紧凑从而很容易地容纳于预定的试验室。PXI测量平台的特性被最大化地(例如，PXI机箱内部各测量模块之间的严格同步)用于测试数据的高质量和一致性。

　　新版本的LabVIEW被用于创建一套应用软件，它能够将多核CPU中两核之间的线程分开，从而能在规定的时间内执行所有的任务。应用软件也可以使用适当的辨识方案来侦测出当前试验装置的机械配置。控制测试应用的主要部分将实时操作系统的能力最大化了。实时操作系统的应用使设计好的应用程序更加稳定，从安全与可靠性方面来说这至关重要。

　　除了应用的稳定性，它能够增强试验装置的安全性，另一个挑战是将高质量的信号以正确的时序传输到由其它项目参与者创建的外部测试系统。应用软件的多线程以及PXI平台的同步使小至毫秒级别延迟的信号传输成为可能。可缩放的信号被产生出来，它直接由试验装置测得。我们也可以通过对多个测量输入的分析得到信号，这要求正确的信号处理优化与同步，从而在时间的约束下实现正确的信号一致性。

　　结论

　　使用PXI平台与NILabVIEW编程环境，我们有效地开发了试验装置控制与测量系统。硬件系统的配置为连接更多的输入信号并使用新的测量模块扩展系统预留了很大的余地。由于其模块化设计，我们可以通过实现更多的功能来扩展我们的应用。此外，LabVIEW中随时可用的信号分析功能使得这些执行过程尽可能的简单。