CN109976305A - 一种飞行器自动控制系统实时闭环测试系统 - Google Patents
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- G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
- G05B23/02—Electric testing or monitoring
Abstract
本发明公开了一种飞行器自动控制系统实时闭环测试系统，通过在安装了实时操作系统的嵌入式控制器中根据测试模型调用测试板卡进行测试，并同时记录测试结果，实现了被测飞行器自动控制系统的闭环动态测试，能够满足飞行器自动控制系统闭环测试的高实时性要求；通过主控计算机存储、管理不同型号飞行器自动控制系统的测试模型及测试数据，实现了多种飞行器自动控制系统测试数据的统一管理，提高了测试系统的通用性；通过引入测试过程分析系统，能够选择最佳的激励信息进行测试，提高测试的速度和精度，减少了对被测飞行器自动控制系统的损耗。
Description
技术领域
本发明属于飞行器自动控制系统测试领域，具体涉及一种飞行器自动控制系统实时闭环测试系统。
背景技术
飞行器自动控制系统测试是多学科知识的综合，涉及飞行器总体、飞行力学、自动控制、数据处理、计算机技术等技术领域，它是一个复杂的任务，必需以一套科学的、严格的、完善的方案作保障。在对飞行器自动控制系统进行闭环动态测试时，被测系统的运行状态最为接近飞行器自动控制系统在实际飞行时的工作状态，也最能反映出被测系统的实际性能。因此，针对飞行器自动控制系统的性能指标的闭环动态测试对于飞行器自动控制系统的测试、故障诊断和状态评估是非常重要的。
当前，针对飞行器自动控制系统的闭环动态测试主要采用的是主控计算机通过可编程接口开关控制激励信号和采样信号的方式来实现，且主控计算机大多采用的是Windows等非实时操作系统。这种系统架构对于飞行器自动控制系统的闭环动态测试来说，实时性还不够高；另外，针对不同型号的飞行器，这种系统的通用性也不够高，无法实现多种飞行器自动控制系统测试数据的统一管理。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种飞行器自动控制系统实时闭环测试系统，通过采用安装了实时操作系统的嵌入式控制器根据测试模型进行测试、记录测试结果，并引入主控计算机存储、管理不同型号飞行器自动控制系统的测试模型及测试数据，实现了针对不同型号的飞行器自动控制系统的闭环动态测试。
本发明提供的一种飞行器自动控制系统实时闭环测试系统，包括主控计算机、嵌入式控制器、指令发生板卡、信号源板卡及动态信号分析板卡；
主控计算机用于存储、管理不同型号飞行器自动控制系统的测试模型，及处理测试结果，测试时根据被测飞行器自动控制系统的型号选择相应的测试模型，并通过高速以太网下载至嵌入式控制器；测试模型包括测试项的控制指令、测试项的激励信号、测试项的响应信号理论值及测试项的容差，测试项的容差为测得的响应信号与理论值之间的可以接受的误差范围，相同的控制指令对应多个激励信号及响应信号理论值；
嵌入式控制器用于控制测试流程，测试时根据从主控计算机下载的测试模型对指令发生板卡和信号源板卡进行控制，通过高速信息交换总线接收动态信号分析板卡回传的被测飞行器自动控制系统响应信号，并对响应信号进行分析，当响应信号超出了容差范围时，则结束测试，否则继续测试；
指令发生板卡用于模拟飞行器自动控制系统接收的控制指令，测试时将控制指令发送给被测飞行器自动控制系统；
信号源板卡用于模拟飞行器自动控制系统所控制的飞行器的各个部件的激励信号，测试时将相应的激励信号发送给被测飞行器自动控制系统；
动态信号分析板卡用于采集被测飞行器自动控制系统的响应信号，并将采集结果通过高速信息交换总线回传至嵌入式控制器。
进一步地，所述嵌入式控制器中包括测试过程分析系统，测试过程分析系统对所述被测飞行器自动控制系统响应信号进行分析，当所述响应信号在容差范围之内时，确定出最有可能使响应信号超出容差范围的激励信号，嵌入式控制器采用该激励信号进行下一步测试，直到找到使响应信息超出容差范围的激励信号或者所有激励信号的响应信号都小于容差范围时，测试过程结束。
有益效果：
1、本发明通过在安装了实时操作系统的嵌入式控制器中根据测试模型调用测试板卡进行测试，并同时记录测试结果，实现了被测飞行器自动控制系统的闭环动态测试，能够满足飞行器自动控制系统闭环测试的高实时性要求；通过主控计算机存储、管理不同型号飞行器自动控制系统的测试模型及测试数据，实现了多种飞行器自动控制系统测试数据的统一管理，提高了测试系统的通用性；
2、本发明通过引入测试过程分析系统，能够选择最佳的激励信息进行测试，提高测试的速度和精度，减少了对被测飞行器自动控制系统的损耗。
附图说明
图1为本发明提供的飞行器自动控制系统实时闭环测试系统架构图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种飞行器自动控制系统实时闭环测试系统，其基本思想是：采用安装了实时操作系统的嵌入式控制器，根据测试模型调用测试板卡进行测试、记录测试结果，及采用主控计算机存储、管理不同型号飞行器自动控制系统的测试模型及测试数据，实现了多种飞行器自动控制系统的闭环动态测试，此外，通过引入测试过程分析系统选择最佳的激励信息进行测试，提高测试的速度和精度。
本发明提供的一种飞行器自动控制系统实时闭环测试系统，如图1所示，包括主控计算机、嵌入式控制器、指令发生板卡、信号源板卡及动态信号分析板卡，具体如下：
主控计算机用于存储、管理不同型号飞行器自动控制系统的测试模型，及对测试结果进行分析，测试过程中，根据被测飞行器自动控制系统的型号选择相应的测试模型通过高速以太网下载至嵌入式控制器；测试模型包括测试项的控制指令、测试项的激励信号、测试项的响应信号理论值及测试项的容差，测试项的容差为测得的响应信号与理论值之间的可以接受的误差范围，相同的控制指令具有多个激励信号及响应信号理论值；
指令发生板卡用于模拟飞行器自动控制系统所接收的控制指令，测试过程中，根据测试项的要求将控制指令发送给被测飞行器自动控制系统；
信号源板卡用于模拟飞行器自动控制系统所控制的飞行器的各个部件的激励信号，测试过程中，根据指令发生板卡发出的指令确定将相应的激励信号发送给被测飞行器自动控制系统；
动态信号分析板卡用于采集被测飞行器自动控制系统的响应信号，并将采集结果通过高速信息交换总线回传至嵌入式控制器；
嵌入式控制器用于对测试流程的控制及优化，测试过程中，根据下载的测试模型，通过高速信息交换总线调用指令发生板卡、信号源板卡向被测飞行器自动控制系统输入控制指令及激励信号，对动态信号分析板卡回传的被测飞行器自动控制系统响应信息进行分析，当实测响应信息超出了容差范围时，则结束测试；当实测响应信息在容差范围之内时，则通过测试过程分析系统等决策支持方法，确定出最有可能使响应信息超出容差范围的激励信号，并采用该激励信号进行下一步测试，直到找到使响应信息超出容差范围的激励信号或者所有激励信号的响应信号都小于容差范围，则该测试项的测试结束。
实施例一
本发明提供了一种飞行器自动控制系统实时闭环测试系统的工作过程，具体包括以下步骤：
步骤1、主控计算机，可以安装windows操作系统，根据实际测试的飞行器型号，将预存的某型号飞行器自动控制系统的测试模型，通过实时以太网下载至嵌入式控制器，嵌入式控制器安装VxWorks操作系统，本实施例的测试模型为“检查角速度动态扰动回路特性”，测试模型包含测试项的控制指令、所有测试项的激励信号x1…xn,、所有响应信号的理论值y1…yn及测试项的容差，其中，n为测试项的个数；
步骤2、嵌入式控制器按照所下载的测试模型，通过高速信息交换总线，调用相应的指令发生板卡，由指令发生板卡输出需要的指令信息至被测飞行器自动控制系统，指令信息为控制俯仰和偏航角为0度；
步骤3、嵌入式控制器按照所下载的测试模型，通过高速信息交换总线，调用相应的信号源板卡，由信号源板卡输出需要的激励信号至被测飞行器自动控制系统，激励信号x1为模拟加速度传感器输出的电流信号；
步骤4、被测飞行器自动控制系统输出响应信号至动态信号分析板卡，动态信号分析板卡对响应信号进行采集，将采集结果通过高速信息交换总线回传至嵌入式控制器，采集的响应信号y1’为被测飞行器自动控制系统的舵控制信号输出的幅度和相位信号；
步骤5、嵌入式控制器将接收到的响应信号y1’与响应信号理论值y1进行比较，判断其是否超过容差范围，如果实测响应信息超出了容差范围，则结束测试；如果实测响应信息在容差范围之内，则通过测试过程分析系统等决策支持方法，确定出最有可能使响应信息超出容差范围的激励信号，并采用该激励信号进行下一步测试，直到找到使响应信息超出容差范围的激励信号或者所有激励信号的响应信号都小于容差范围，则该测试项的测试结束；
步骤6、将所有测试过程使用到的激励信号和响应信号均通过实时以太网回传至主控计算机，由主控计算机对测试的结果进行分析，得出测试的结论。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种飞行器自动控制系统实时闭环测试系统，其特征在于，包括主控计算机、嵌入式控制器、指令发生板卡、信号源板卡及动态信号分析板卡；
主控计算机用于存储、管理不同型号飞行器自动控制系统的测试模型，及处理测试结果，测试时根据被测飞行器自动控制系统的型号选择相应的测试模型，并通过高速以太网下载至嵌入式控制器；测试模型包括测试项的控制指令、测试项的激励信号、测试项的响应信号理论值及测试项的容差，测试项的容差为测得的响应信号与理论值之间的可以接受的误差范围，相同的控制指令对应多个激励信号及响应信号理论值；
嵌入式控制器用于控制测试流程，测试时根据从主控计算机下载的测试模型对指令发生板卡和信号源板卡进行控制，通过高速信息交换总线接收动态信号分析板卡回传的被测飞行器自动控制系统响应信号，并对响应信号进行分析，当响应信号超出了容差范围时，则结束测试，否则继续测试；
指令发生板卡用于模拟飞行器自动控制系统接收的控制指令，测试时将控制指令发送给被测飞行器自动控制系统；
信号源板卡用于模拟飞行器自动控制系统所控制的飞行器的各个部件的激励信号，测试时将相应的激励信号发送给被测飞行器自动控制系统；
动态信号分析板卡用于采集被测飞行器自动控制系统的响应信号，并将采集结果通过高速信息交换总线回传至嵌入式控制器。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述嵌入式控制器中包括测试过程分析系统，测试过程分析系统对所述被测飞行器自动控制系统响应信号进行分析，当所述响应信号在容差范围之内时，确定出最有可能使响应信号超出容差范围的激励信号，嵌入式控制器采用该激励信号进行下一步测试，直到找到使响应信息超出容差范围的激励信号或者所有激励信号的响应信号都小于容差范围时，测试过程结束。
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