基于PXI總線的某型舵系統(tǒng)檢測設(shè)備設(shè)計(jì) 2010-11-19 09:27:06作者：張瑜 馬冠恩 郝云虎 景鵬來源:電子設(shè)計(jì)工程

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O 引言

隨著虛擬儀器技術(shù)、PXI總線技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展，要求測試設(shè)備要具有小型化、集成化、智能化的特點(diǎn)，并且在部隊(duì)裝備搶修時(shí)，也對(duì)測試設(shè)備在振動(dòng)、溫度與濕度方面提出了較高的要求。利用虛擬儀器技術(shù)，采用PXI總線開發(fā)可視化故障診斷平臺(tái)，可以方便地將專家的經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)資料等信息融入到診斷流程開發(fā)中，完成測試程序的開發(fā)。實(shí)現(xiàn)對(duì)被測裝備的快速故障診斷，提高對(duì)裝備的臨時(shí)搶修和應(yīng)急、機(jī)動(dòng)保障能力。

1 某型舵系統(tǒng)的工作原理

該系統(tǒng)由舵機(jī)放大器(以下簡稱舵放)、四個(gè)電動(dòng)舵機(jī)(以下簡稱舵機(jī))和舵面組成，作為慣性控制系統(tǒng)的執(zhí)行部件，舵放將輸入信號(hào)和舵機(jī)的位置、速度反饋信號(hào)，變換成一定的控制信號(hào)給舵機(jī)，再由舵機(jī)帶動(dòng)舵面偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)角度跟蹤達(dá)到穩(wěn)定和控制彈體飛行的目的，對(duì)導(dǎo)彈的航向、俯仰和傾斜進(jìn)行自動(dòng)控制，結(jié)構(gòu)框圖見圖1。

輸入信號(hào)和本系統(tǒng)的位置、速度反饋信號(hào)經(jīng)舵放變換后輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)舵機(jī)工作，將舵機(jī)內(nèi)的電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩通過減速器傳遞到輸出軸。當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，電動(dòng)舵機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩不可能傳遞到輸出軸，輸出軸不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；當(dāng)輸入信號(hào)為正電壓時(shí)，將電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩通過減速器傳遞到輸出軸，致使輸出軸向—個(gè)方向偏轉(zhuǎn)；反之，當(dāng)輸入信號(hào)為負(fù)電壓時(shí)，致使輸出軸向另一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)。

為穩(wěn)定系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)角，并使輸出轉(zhuǎn)角與輸入信號(hào)成正比，采用電位器進(jìn)行位置反饋。

為使系統(tǒng)工作穩(wěn)定和改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)工作品質(zhì)，采用測速發(fā)電機(jī)進(jìn)行速度反饋。

2 測試原理

PXI工控機(jī)利用D／A轉(zhuǎn)換模塊輸出控制信號(hào)，用來模擬舵系統(tǒng)的輸入信號(hào)，同時(shí)電動(dòng)舵機(jī)輸出相應(yīng)的位置、速度反饋信號(hào)，該反饋信號(hào)經(jīng)調(diào)理模塊進(jìn)行調(diào)理，再由A／D數(shù)據(jù)采集模塊采集送入工控機(jī)?？刂朴?jì)算機(jī)將采集的數(shù)據(jù)與相對(duì)應(yīng)舵系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析、比較，來判定各項(xiàng)參數(shù)是否滿足要求，最終確定舵系統(tǒng)工作是否正常，并通過顯示器顯示出測試結(jié)果。

PXI控制計(jì)算機(jī)提供調(diào)理模塊工作所需資源的集成環(huán)境，+28．5 V和±15 V直流電源分別為被測對(duì)象和調(diào)理模塊提供正常工作的電源。

3 硬件設(shè)計(jì)

3．1 測試平臺(tái)

PXI平臺(tái)是一種專為工業(yè)數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)化應(yīng)用量身定制的模塊化儀器平臺(tái)，具備機(jī)械、電氣、軟件等多方面的專業(yè)特性。充分利用了當(dāng)前最普及的臺(tái)式計(jì)算機(jī)高速標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)一PCI，是compactPCI規(guī)范的擴(kuò)展，是以CompactPCI為基礎(chǔ)再加上一些特有的信號(hào)組合而成的一個(gè)架構(gòu)，繼承了PCI的電氣信號(hào)，擁有如PCIbus的極高傳輸數(shù)據(jù)的能力。

PXI產(chǎn)品具有級(jí)別更高、定義更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)沫h(huán)境一致性指標(biāo)，符合工業(yè)環(huán)境下振動(dòng)、撞擊、溫度與濕度的極限條件，尺寸上，4U的PXI機(jī)箱比絕大多數(shù)的臺(tái)式機(jī)或工業(yè)計(jì)算機(jī)平臺(tái)更加緊湊，這對(duì)于狹小環(huán)境下的測試來說是一項(xiàng)重要的特性。

PXI模塊化、前插式結(jié)構(gòu)給維護(hù)和升級(jí)帶來極大的便利，如果系統(tǒng)中的一個(gè)模塊需要修理，工程師可以將其取出而不影響其他模塊，模塊化減少的停機(jī)時(shí)間降低了系統(tǒng)壽命內(nèi)的維護(hù)成本。

3．2 板卡選擇

數(shù)據(jù)采集采用高速數(shù)據(jù)采集卡PXI-6254，D／A轉(zhuǎn)換采用轉(zhuǎn)換模塊PXI45713。

3．3 調(diào)理電路設(shè)計(jì)

調(diào)理模塊完成直流電源以及各路所需信號(hào)的幅值調(diào)理。調(diào)理原理示意圖如圖3所示。