虚拟仪器技术的飞机电压调节器动态性能测试办法研究

中航飞机股份有限公司 陕西 西安 710089

在飞机的供电系统当中，电压调节器是极为关键的组成部分，飞机发电机电压因为负载、转速等的影响而产生变化，调压器会对发电机激磁电流进行自动调节，以此确保调压器的静态性能与动态性能，二者是稳态性能衡量的一种能力指标，表现在发电机激磁电流产生的电源系统输出电压超调量、动态指标的变化层面上。

一、测试系统的设计方案

(一)飞机电压的调节系统

飞机发电机的电压调节系统当中包含检测环节基准和对比环节、放大和操作环节。如果被调节的发电机电压输出偏离了额定数值，检测环境也会产生变化，同时其会上传到对比环节中，和调定值对比获得偏差信号。这个信号放大之后，执行环节会把发电机激磁电流改变，飞机电压的发电机输出电压会产生变化，让发电机的输出电压处在稳定范围[1]。在地面测试调压器的性能，可以对飞机发电机电压输出进行模拟，需要检测调压器、发电机交联之后产生的电压输出信号。遵照飞机发电机、调压器交联之后产生的输出电压，对调压器性能进行测试。

(二)虚拟仪器的配置方案

传统仪器一般包含信号采集和控制、数据信息的分析和处理、结果的表达和输出。因为功能模块是硬件形式的，其会致使人工操作、观察的缺点产生，传统形式的仪器测试调压器动态性能并不方便，具有明显的局限性。所以在进行调压器性能测试系统设计的过程当中，一定要冲破传统形式的测试设备设计方式，积极应用现代化的虚拟仪器相关技术。并且在计算机中彰显仪器功能，在计算机的总线中插入数据采集卡，基于软件实施信号分析和处理，用信号形式将测试结果输出来。遵照测试任务与填写时的测试设备，对配置方案进行合理选用与调试，基于模块把调压器的输出信号收集到计算机中，经由飞机发电机模型的计算获得发电机输出值。发电机模型的输出值送至程控电源的管控程序，之后基于计算机接口管控电源而输出。程控电源对飞机番点击、调压器交联等进行模拟。基于虚拟仪器对测试系统当中的数据信息进行分析，针对虚拟仪器技术对其进行测试。

二、选择和设计系统的硬件

(一)数据采集卡

飞机发电机的电压瞬时变频率是6KHz，遵照采样定理，确保采样信号的真实保留，采样信号频率至少是原信号的2倍。实际采样频率一般要保证3—5倍频率。

(二)程控电源

程控电源属于飞机发电机输出电压当中的重要组成部分，输出范围符合飞机发电机电压的变化范围，遵照相关要求，程控电源的参数为：除数电压范围为-300—300V，频率输出范围为45HZ—1KHz，畸变系数为5%(1KHz)，精度要求方面的标准非常高。

(三)信号的调理电路

信号的调理电路作用之一是放大，把信号放大至和数据采集卡当中的转换器相匹配，把调压器输出信号转变成数据采集卡的范围之内，即-5—5V。预滤波可以对干扰噪声信号方面的高频分量进行抑制，把频带压缩，并且减少采样频率，以免出现混淆的情况。

三、建立飞机发电机的非线性模型

精准构建飞机的发电机模型，是试验台虚拟技术的关键，传统形式的数据模型基于线性逼近、列写构建发电机的传递函数，无法模拟发电机任意状态下的特殊属性。基于其对发电机系统转速、负载等进行描述，其存在很大的误差，特别是在发电机饱和区域工作的过程当中。飞机发电机一般和调压器、调频器配合进行负载工作，全状态工作中形成复杂形式的非线性动态系统，针对所有发电机、同型号不同发电机而言，其特性曲线都并非完全相同的，是基于实验数据进行描绘的，并非基于发电机固定参数进行计算的，因此，可基于模糊建模的方式，重视系统输入和输出，并非一定要对中间过程进行清晰现实，可基于人工神经网络设施模型构建，以免人为操作的数学近似，尽量减低误差的产生[2]。

四、设计系统测试的软件

(一)软件结构

测试系统的核心就是软件，基于集成开发平台开发软件。

1.测试管理。测试系统和操作者交互，测试调压器的性能，进行数据管理，输出测试结果，和matlab实施数据通信。

2.测试程序。虚拟仪器包含功能模块层，达成和发电机模型间数据信息ID通信以及数值阶段等。

3.仪器驱动。仪器驱动可用来对硬件仪器实施通信与管控的软件层。

4.I/O接口层。计算机处理和赢家仪器之间实现连接，其是达成的通信协议层。因为其在后续软件层具有规范化与模块化属性，测试过程中，系统编制重点就是测试管理层、程序。

(二)性能测试的模块

性能测试模块的重要作用就是要测试调压器动态性能，将测试结果输出，对调压器动态性能的优劣情况进行评价。

五、测试仪器的特征

(一)便携性

对比调压器的性能测试平台，大功率电源系统带动试验台、阻感性的负载箱，其具有非常良好的便携性。

(二)调压器可测试的动态性能

调压器正常电压的瞬间变化时间为0.1秒，基于传统形式的测试平台，难以描述发电机的电压动态变化[3]。测试系统基于高速的数据采集卡，对电压顺势变化数据进行实时采集，调压器动态性能进行评价。

结束语

综上所述，这个测试系统设计的技术主要就是飞机发电机非线性模型的精准构建，非线性模型遵照输入计算得出输出，基于相关技术的实际应用构建虚拟仪器。并且基于管理层模块数据的采集实施分析与表达，对调压器的动态性能进行测试。在虚拟仪器技术的基础之上，飞机发电机的电压调节器动态性能测试，冲破了硬件条件、测试成本方面的制约影响，对飞机调节器的性能测试广度、深度等进行拓展，其具有非常良好的经济价值。