CN108255096B - 一种直接驱动阀式作动器的模型装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直接驱动阀式作动器的模型装置。本发明包括软件和硬件电路；其中硬件电路包括：作动器SOV1、SOV2电源输入处理电路、作动器LVDT电源输入处理电路、驱动指令输入处理电路、DA处理电路、位置输出电路等功能电路；其中作动器SOV1、SOV2电源输入处理电路由输入缓冲2、比例运算4、窗口比较组成；作动器LVDT电源输入处理电路由缓冲输入1组成；驱动指令输入处理电路由I/V转换、比例运算2、限幅、模拟开关1、积分器1、模拟开关2、积分器2组成；DA处理电路由偏置输入1、比例运算1、偏置输入2、比例运算3组成；输出电路由乘法器、模拟开关3、模拟开关4组成。本发明可靠性高，性价比高、调整参数方便，能够更好的满足试验要求。

Description

一种直接驱动阀式作动器的模型装置

技术领域

本发明属于飞行控制地面试验技术，涉及一种直接驱动阀式作动器的模型装置。

背景技术

直接驱动阀式作动器(DDA)是四代机的全电控制的电液伺服作动器，是飞行控制系统的执行机构，用于实现鸭翼、内侧升降副翼、外侧升降副翼、全动垂尾的舵面偏转。在系统综合试验或作动器控制器的测试设备中需配备直接驱动阀式作动器，与控制器组成闭环系统以完成测试，闭环测试系统框图参见图1。

现有技术方案：采用全套的鸭翼、内侧升降副翼、外侧升降副翼、全动垂尾作动器实物与作动器控制器组成闭环系统，完成系统综合试验和作动器控制器的功能和性能测试。其缺点是：采用直接驱动阀式作动器实物进行试验，单个作动器加工周期长、价格高昂，试验中需提供液压源，使得试验周期、成本都大大提高。

发明内容

本发明的目的是：提供一种直接驱动阀式作动器的模型装置。

本发明的技术方案是：一种直接驱动阀式作动器的模型装置，包括软件和硬件电路；其中，软件为逻辑处理单元的固件程序；硬件电路由以下电路组成：作动器SOV1、SOV2电源输入处理电路、作动器LVDT电源输入处理电路、驱动指令输入处理电路、DA处理电路、位置输出电路等功能电路；其中作动器SOV1、SOV2电源输入处理电路由输入缓冲2、比例运算4、窗口比较组成；作动器LVDT电源输入处理电路由缓冲输入1组成；驱动指令输入处理电路由I/V转换、比例运算2、限幅、模拟开关1、积分器1、模拟开关2、积分器2组成；DA处理电路由偏置输入1、比例运算1、偏置输入2、比例运算3组成；输出电路由乘法器、模拟开关3、模拟开关4组成。

a)输入缓冲1、输入缓冲2由运算放大器和电阻构成，接收作动器控制器输出的SOV1电源、SOV2电源和LVDT电源，使用运算放大器输入阻抗大的特点，将电源信号缓冲，用于后续的比例运算；

b)比例运算4由运算放大器和电阻构成，用运算放大器的负反馈将采集的SOV1、SOV2电源信号缩小，便于后续的运算；

c)窗口比较器由运算放大器、电阻、电容构成，用于判断SOV1、SOV2电源电压值是否满足SOV打开的门限，并送逻辑处理单元；

d)I/V转换由仪表运算放大器和电阻构成，接收作动器控制器输出的DDV驱动指令，将电流转换为电压信号，并用于后续的比例运算；

e)比例运算2由运算放大器和电阻构成，用于将采集的DDV驱动指令信号的放大，便于后续的运算；

f)限幅由运算放大器、电阻和二极管构成，用于将比例运算或积分后的信号进行AD采集门限的限幅处理，避免损坏下级电路，信号经限幅处理后送到模拟开关1或后续的比例运算；

g)模拟开关1由逻辑处理单元控制其接通和断开，经限幅处理的DDV驱动指令信号，由模拟开关1控制其是否送积分器1进行积分运算；

h)积分器1由运算放大器、电阻、电容、二极管构成，用于对模拟开关1输出的DDV驱动指令信号进行积分处理，将DDV驱动指令信号转换为DDV位移信号，并将积分结果送至比例运算1；

i)模拟开关2由逻辑处理单元控制其接通和断开，经积分、限幅处理的DDV位移信号，由模拟开关2控制其是否送积分器2进行积分运算；

j)积分器2由运算放大器、电阻、电容、二极管构成，用于对DDV位移信号进行积分处理，将DDV位移信号转换为作动筒位移信号，并将积分结果送比例运算3；

k)偏置输入1、偏置输入2接收DA板卡的指令，经电阻缓冲后送比例运算1、比例运算3进行加法运算；

l)比例运算1、比例运算3由运算放大器和电阻构成，用运算放大器的负反馈将采集的偏置信号缩小，便于后续的乘法运算；

m)乘法器为专用信号调制芯片，用于将比例运算1、3输出的结果和输入缓冲1输出的电源信号进行乘法运算和调制处理，以实现将直流位置信号转换为交流位置信号输出；

n)模拟开关3、模拟开关4由逻辑处理单元控制其接通和断开，实现作动器液压系统有效1、2信号的地/开输出；

o)逻辑处理单元包括可编程逻辑器件，用于将窗口比较器的输出结果进行逻辑处理后，输出信号控制模拟开关1、模拟开关2、模拟开关3、模拟开关4的接通和断开。

与现有技术方案相比，本发明的有益效果是：使用本发明的加工周期大大缩短，制作成本大幅降低，试验中不需要提供液压源；本发明模型装置为模拟数字电路及逻辑软件构成，更改调整简单，可经微调后，适用于各种参数不同的直接驱动阀式作动器模型。本发明直接驱动阀式作动器的模型装置已用于四代机研制的多型测试设备中，实际使用中，能够很好的模拟直接驱动阀式作动器的动态响应，能够与作动器控制器构成闭环测试系统，完成系统综合试验和作动器控制器的功能和性能测试试验。本发明模型装置可靠性高，性价比高、调整参数方便，能够更好的满足试验要求。

附图说明

图1为本发明直接驱动阀式作动器的模型装置使用时与控制器的连接关系示意图；

图2为本发明直接驱动阀式作动器的模型装置工作原理图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

参见图1、图2，本发明一种直接驱动阀式作动器的模型装置，包括软件和硬件电路；其中，软件为逻辑处理单元的固件程序；硬件电路包括模拟电路和数字电路，主要由以下电路组成：作动器SOV1、SOV2电源输入处理电路、作动器LVDT电源输入处理电路、驱动指令输入处理电路、DA处理电路、位置输出电路等功能电路。其中作动器SOV1、SOV2电源输入处理电路由输入缓冲2、比例运算4、窗口比较组成；作动器LVDT电源输入处理电路由缓冲输入1组成；驱动指令输入处理电路由I/V转换、比例运算2、限幅、模拟开关1、积分器1、模拟开关2、积分器2组成；DA处理电路由偏置输入1、比例运算1、偏置输入2、比例运算3组成；输出电路由乘法器、模拟开关3、模拟开关4组成。

a)输入缓冲1、2由运算放大器和电阻构成，接收作动器控制器输出的SOV1电源、SOV2电源和LVDT电源，使用运算放大器输入阻抗大的特点，将电源信号缓冲，用于后续的比例运算；

b)比例运算4由运算放大器和电阻构成，用运算放大器的负反馈将采集的SOV1、SOV2电源信号缩小，便于后续的运算；

c)窗口比较器由运算放大器、电阻、电容构成，用于判断SOV1、SOV2电源电压值是否满足SOV打开的门限，并送逻辑处理单元；

d)I/V转换由仪表运算放大器和电阻构成，接收作动器控制器输出的DDV驱动指令，将电流转换为电压信号，并用于后续的比例运算；

e)比例运算2由运算放大器和电阻构成，用于将采集的DDV驱动指令信号的放大，便于后续的运算；

f)限幅由运算放大器、电阻和二极管构成，用于将比例运算或积分后的信号进行AD采集门限的限幅处理，避免损坏下级电路，信号经限幅处理后送到模拟开关1或后续的比例运算；

g)模拟开关1由逻辑处理单元控制其接通和断开，经限幅处理的DDV驱动指令信号，由模拟开关1控制其是否送积分器1进行积分运算；

h)积分器1由运算放大器、电阻、电容、二极管构成，用于对模拟开关1输出的DDV驱动指令信号进行积分处理，将DDV驱动指令信号转换为DDV位移信号，并将积分结果送至比例运算1；

i)模拟开关2由逻辑处理单元控制其接通和断开，经积分、限幅处理的DDV位移信号，由模拟开关2控制其是否送积分器2进行积分运算；

j)积分器2由运算放大器、电阻、电容、二极管构成，用于对DDV位移信号进行积分处理，将DDV位移信号转换为作动筒位移信号，并将积分结果送比例运算3；

k)偏置输入1、2接收DA板卡的指令，经电阻缓冲后送比例运算1、比例运算3进行加法运算；

l)比例运算1、3由运算放大器和电阻构成，用运算放大器的负反馈将采集的偏置信号缩小，便于后续的乘法运算；

m)乘法器为专用信号调制芯片，用于将比例运算1、3输出的结果和输入缓冲1输出的电源信号进行乘法运算和调制处理，以实现将直流位置信号转换为交流位置信号输出；

n)模拟开关3、4由逻辑处理单元控制其接通和断开，实现作动器液压系统有效1、2信号的地/开输出；

o)逻辑处理单元由可编程逻辑器件及相关附件构成，用于将窗口比较器的输出结果进行逻辑处理后，输出信号控制模拟开关1、2、3、4的接通和断开。

参见图1，作动器控制器输出DDV驱动指令到直接驱动阀式作动器的模型装置，当作动器SOV1电源、SOV2电源、LVDT电源、作动器液压系统有效1、2信号满足条件的情况下，直接驱动阀式作动器的模型装置开始动态响应，直接驱动阀式作动器的模型装置将实时的作动筒位置信号和DDV位置信号反馈到作动器控制器。

参见图2，直接驱动阀式作动器模型装置接收作动器SOV1电源、SOV2电源信号，经输入缓冲2、比例运算4、窗口比较4后送逻辑处理单元进行判断、并输出模拟开关1、2、3、4接通或断开的指令。

直接驱动阀式作动器模型装置接收DDV驱动指令，经I/V转换、比例运算2、限幅后，在模拟开关1接通的情况下，完成积分器1运算，并经限幅后与DA1的偏置输入1进行比例运算1，得到的结果再与作动器LVDT电源输入缓冲1进行乘法器运算，输出DDV位置。在模拟开关2接通的情况下，完成积分器2运算，并经限幅后与DA2的偏置输入2进行比例运算3，得到的结果再与作动器LVDT电源输入缓冲1进行乘法器运算，输出作动筒位置。

直接驱动阀式作动器模型装置模拟开关3、4接通的情况下，输出作动器液压系统有效1、2信号。

Claims (1)

1.一种直接驱动阀式作动器的模型装置，其特征为：所述模型装置包括软件和硬件电路；其中，软件为逻辑处理单元的固件程序；硬件电路由以下电路组成：作动器SOV1、SOV2电源输入处理电路、作动器LVDT电源输入处理电路、驱动指令输入处理电路、DA处理电路、位置输出电路功能电路；其中作动器SOV1、SOV2电源输入处理电路由输入缓冲2、比例运算4、窗口比较组成；作动器LVDT电源输入处理电路由缓冲输入1组成；驱动指令输入处理电路由I/V转换、比例运算2、限幅、模拟开关1、积分器1、模拟开关2、积分器2组成；DA处理电路由偏置输入1、比例运算1、偏置输入2、比例运算3组成；位置输出电路由乘法器、模拟开关3、模拟开关4组成；

a)输入缓冲1、输入缓冲2由运算放大器和电阻构成，接收作动器控制器输出的SOV1电源、SOV2电源和LVDT电源，使用运算放大器输入阻抗大的特点，将电源信号缓冲，用于后续的比例运算；

b)比例运算4由运算放大器和电阻构成，用运算放大器的负反馈将采集的SOV1、SOV2电源信号缩小，便于后续的运算；

c)窗口比较器由运算放大器、电阻、电容构成，用于判断SOV1、SOV2电源电压值是否满足SOV打开的门限，并送逻辑处理单元；

d)I/V转换由仪表运算放大器和电阻构成，接收作动器控制器输出的DDV驱动指令，将电流转换为电压信号，并用于后续的比例运算；

e)比例运算2由运算放大器和电阻构成，用于将采集的DDV驱动指令信号的放大，便于后续的运算；

f)限幅由运算放大器、电阻和二极管构成，用于将比例运算或积分后的信号进行AD采集门限的限幅处理，避免损坏下级电路，信号经限幅处理后送到模拟开关1或后续的比例运算；

g)模拟开关1由逻辑处理单元控制其接通和断开，经限幅处理的DDV驱动指令信号，由模拟开关1控制其是否送积分器1进行积分运算；

h)积分器1由运算放大器、电阻、电容、二极管构成，用于对模拟开关1输出的DDV驱动指令信号进行积分处理，将DDV驱动指令信号转换为DDV位移信号，并将积分结果送至比例运算1；

i)模拟开关2由逻辑处理单元控制其接通和断开，经积分、限幅处理的DDV位移信号，由模拟开关2控制其是否送积分器2进行积分运算；

j)积分器2由运算放大器、电阻、电容、二极管构成，用于对DDV位移信号进行积分处理，将DDV位移信号转换为作动筒位移信号，并将积分结果送比例运算3；

k)偏置输入1、偏置输入2接收DA板卡的指令，经电阻缓冲后送比例运算1、比例运算3进行加法运算；

l)比例运算1、比例运算3由运算放大器和电阻构成，用运算放大器的负反馈将采集的偏置信号缩小，便于后续的乘法运算；

m)乘法器为专用信号调制芯片，用于将比例运算1、3输出的结果和输入缓冲1输出的电源信号进行乘法运算和调制处理，以实现将直流位置信号转换为交流位置信号输出；

n)模拟开关3、模拟开关4由逻辑处理单元控制其接通和断开，实现作动器液压系统有效1、2信号的地/开输出；

o)逻辑处理单元包括可编程逻辑器件，用于将窗口比较器的输出结果进行逻辑处理后，输出信号控制模拟开关1、模拟开关2、模拟开关3、模拟开关4的接通和断开。

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