用于校準(zhǔn)風(fēng)洞的測(cè)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及風(fēng)洞試驗(yàn)系統(tǒng)，尤其涉及用于校準(zhǔn)風(fēng)洞的測(cè)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)洞是以人工的方式產(chǎn)生并且控制氣流，用來(lái)模擬飛行器或?qū)嶓w周?chē)鷼怏w的流動(dòng)情況，并可量度氣流對(duì)實(shí)體的作用效果以及觀(guān)察物理現(xiàn)象的一種管道狀實(shí)驗(yàn)設(shè)備，它是進(jìn)行空氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)最常用、最有效的工具之一。
[0003]風(fēng)洞中的氣流速度一般用實(shí)驗(yàn)氣流的馬赫數(shù)(M數(shù))來(lái)衡量。另外，風(fēng)洞的位移機(jī)構(gòu)是指用于風(fēng)洞試驗(yàn)中支撐試驗(yàn)對(duì)象(模型或?qū)嵨?線(xiàn)性變化與定位的專(zhuān)用機(jī)構(gòu)，例如風(fēng)洞的校準(zhǔn)段可設(shè)有五坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)。在風(fēng)洞校準(zhǔn)中，馬赫數(shù)控制和位移機(jī)構(gòu)控制是所必需的。
[0004]通常地，航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)器中測(cè)控系統(tǒng)按功能劃分，每個(gè)功能設(shè)計(jì)一套測(cè)控子系統(tǒng)，由總控操作軟件協(xié)調(diào)發(fā)出設(shè)定值控制指令，子系統(tǒng)按設(shè)定值指令通過(guò)PID算法控制執(zhí)行對(duì)象達(dá)到控制要求.
[0005]以“探針校準(zhǔn)風(fēng)洞”實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求，需要通過(guò)對(duì)閥門(mén)(F1?F4)的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)“M”馬赫數(shù)控制；校準(zhǔn)段設(shè)計(jì)有五坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)，通過(guò)對(duì)位移機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)(X、Y、Z、俯仰角、偏航角)五坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)控制。
[0006]在測(cè)控子系統(tǒng)控制回路較少時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)操控的獨(dú)立性，采用集散化設(shè)計(jì)，例如馬赫數(shù)控制和五坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)各搭建自己的硬件控制系統(tǒng)，但硬件的集成造價(jià)較高，大大提高了試驗(yàn)成本。
[0007]因此，一種軟件集散和硬件集中的混合控制方案將是合乎需要的。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]為了克服上述缺陷，本實(shí)用新型旨在提供一種用于校準(zhǔn)風(fēng)洞的測(cè)控系統(tǒng)。
[0009]根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，提供了一種用于校準(zhǔn)風(fēng)洞的測(cè)控系統(tǒng)，包括:
[0010]探針校準(zhǔn)分析模塊，用于給出馬赫數(shù)和位移機(jī)構(gòu)的設(shè)定值；
[0011]位移機(jī)構(gòu)控制模塊，耦接至該探針校準(zhǔn)分析模塊，用于基于該位移機(jī)構(gòu)的設(shè)定值提供用于調(diào)整該位移機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)的執(zhí)行量；
[0012]馬赫數(shù)控制模塊，耦接至該探針校準(zhǔn)分析模塊，用于基于該馬赫數(shù)的設(shè)定值提供用于調(diào)整馬赫數(shù)的閥門(mén)的執(zhí)行量；以及
[0013]耦接至該探針校準(zhǔn)分析模塊、該位移機(jī)構(gòu)控制模塊、和該馬赫數(shù)控制模塊的集中式的硬件測(cè)控端，該硬件測(cè)控端包括集成在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)的處理器和控制板卡，該處理器用于將該步進(jìn)電機(jī)和該閥門(mén)的執(zhí)行量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)控制信號(hào)以通過(guò)該控制板卡分別輸出至該閥門(mén)和該步進(jìn)電機(jī)。
[0014]在一實(shí)例中，該控制板卡包括多個(gè)輸出通道，每個(gè)輸出通道配置用于輸出預(yù)定控制信號(hào)，該步進(jìn)電機(jī)和該閥門(mén)的執(zhí)行量包括與該多個(gè)輸出通道一一對(duì)應(yīng)的多個(gè)執(zhí)行量，該處理器進(jìn)一步用于將該多個(gè)執(zhí)行量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的多個(gè)控制信號(hào)以通過(guò)該控制板卡的對(duì)應(yīng)輸出通道輸出至該閥門(mén)和該步進(jìn)電機(jī)。
[0015]在一實(shí)例中，該控制板卡包括輸出卡和電機(jī)驅(qū)動(dòng)卡以用于經(jīng)由該輸出卡和電機(jī)驅(qū)動(dòng)卡的輸出通道來(lái)輸出該控制信號(hào)。
[0016]在一實(shí)例中，該控制板卡包括多個(gè)輸入通道，該處理器進(jìn)一步用于將采集自該多個(gè)輸入通道的采集數(shù)據(jù)傳送至該探針校準(zhǔn)分析模塊、該位移機(jī)構(gòu)控制模塊和該馬赫數(shù)控制豐旲塊。
[0017]在一實(shí)例中，該控制板卡包括數(shù)據(jù)采集卡和電機(jī)驅(qū)動(dòng)卡以通過(guò)該數(shù)據(jù)采集卡和電機(jī)驅(qū)動(dòng)卡的輸入通道來(lái)采集數(shù)據(jù)。
[0018]在一實(shí)例中，該位移機(jī)構(gòu)控制模塊進(jìn)一步用于還基于該采集數(shù)據(jù)提供用于調(diào)整該位移機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)的執(zhí)行量。
[0019]在一實(shí)例中，該馬赫數(shù)控制模塊進(jìn)一步用于還基于該采集數(shù)據(jù)提供用于調(diào)整馬赫數(shù)的閥門(mén)的執(zhí)行量。
[0020]在一實(shí)例中，該探針校準(zhǔn)分析模塊、該位移機(jī)構(gòu)控制模塊和該馬赫數(shù)控制模塊分別布置于獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。
[0021 ] 在一實(shí)例中，該探針校準(zhǔn)分析模塊、該位移機(jī)構(gòu)控制模塊和該馬赫數(shù)控制模塊分別經(jīng)由UDP/IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與該硬件測(cè)控端進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
[0022]在一實(shí)例中，該控制板卡和該處理器之間通過(guò)PXI總線(xiàn)架構(gòu)進(jìn)行通信。
[0023]在本實(shí)用新型中，提供了一種軟件集散和硬件集中的混合控制架構(gòu)。即，用于位移機(jī)構(gòu)和馬赫數(shù)的硬件控制系統(tǒng)被集合在了一起，而不單獨(dú)設(shè)置。這樣有效地節(jié)省了硬件成本，同時(shí)，軟件控制部分例如位移機(jī)構(gòu)控制模塊和馬赫數(shù)控制模塊則以集散的方式分開(kāi)設(shè)置，這保證了各控制控制模塊可獨(dú)立工作，不會(huì)因?yàn)槟晨刂颇K的起停影響其他子系統(tǒng)或整體的工作，可隨時(shí)斷點(diǎn)再接。
【附圖說(shuō)明】
[0024]在結(jié)合以下附圖閱讀本公開(kāi)的實(shí)施例的詳細(xì)描述之后，更能夠更好地理解本實(shí)用新型的上述特征和優(yōu)點(diǎn)。
[0025]圖1是示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一方面的測(cè)控系統(tǒng)的拓?fù)涫疽鈭D；以及
[0026]圖2是示出了根據(jù)本實(shí)用新型的特定實(shí)施例的測(cè)控系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)描述。注意，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例描述的諸方面僅是示例性的，而不應(yīng)被理解為對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍進(jìn)行任何限制。
[0028]圖1是示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一方面的測(cè)控系統(tǒng)的拓?fù)涫疽鈭D。如圖1所示，用于校準(zhǔn)風(fēng)洞的測(cè)控系統(tǒng)100的軟件控制部分可主要包括探針校準(zhǔn)分析模塊110、位移機(jī)構(gòu)控制模塊120、以及馬赫數(shù)控制模塊130。
[0029]—般地，探針校準(zhǔn)分析模塊110可設(shè)定探針類(lèi)型。針對(duì)不同類(lèi)型的探針?biāo)蟮牟煌男?zhǔn)狀態(tài)，探針校準(zhǔn)分析模塊110可給出馬赫數(shù)和位移機(jī)構(gòu)的設(shè)定值，即控制目標(biāo)。對(duì)于例如五坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)而言，可給出例如俯仰角、偏航角、X、y、Z坐標(biāo)。
[0030]位移機(jī)構(gòu)控制模塊120耦接至探針校準(zhǔn)分析模塊110以接收位移機(jī)構(gòu)的設(shè)定值。根據(jù)位移機(jī)構(gòu)的此設(shè)定值，位移機(jī)構(gòu)控制模塊120可以提供步進(jìn)電機(jī)的執(zhí)行量。步進(jìn)電機(jī)是用于調(diào)整位移機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
[0031]類(lèi)似地，馬赫數(shù)控制模塊130耦接至探針校準(zhǔn)分析模塊110以接收馬赫數(shù)的設(shè)定值。根據(jù)馬赫數(shù)的此設(shè)定值，馬赫數(shù)控制模塊130可以提供閥門(mén)的執(zhí)行量，閥門(mén)是用于調(diào)整馬赫數(shù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。例如，閥門(mén)可以包括但不限于放空閥、進(jìn)氣閥、調(diào)壓閥、精調(diào)壓閥等等。
[0032]在本實(shí)用新型中，測(cè)控系統(tǒng)100可包括集中式的硬件測(cè)控端140。這意味著，用于位移機(jī)構(gòu)和馬赫數(shù)的硬件控制系統(tǒng)被集合在了一起，而不單獨(dú)設(shè)置。這樣有效地節(jié)省了硬件成本，同時(shí)，軟件控制部分例如位移機(jī)構(gòu)控制模塊120和馬赫數(shù)控制模塊130則以集散的方式分開(kāi)設(shè)置，這保證了各控制控制模塊可獨(dú)立工作，不會(huì)因?yàn)槟晨刂颇K的起停影響其他子系統(tǒng)或整體的工作，可隨時(shí)斷點(diǎn)再接。
[0033]為了達(dá)到控制的實(shí)時(shí)性，系統(tǒng)運(yùn)行周期可為0.1秒，例如采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式。硬件測(cè)控端140可將全部采集數(shù)據(jù)分發(fā)給各子系統(tǒng)。探針校準(zhǔn)分析模塊110可將馬赫數(shù)及位移機(jī)構(gòu)控制設(shè)定點(diǎn)采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式分別發(fā)送給馬赫數(shù)數(shù)控制模塊130和位移機(jī)構(gòu)控制模塊120控制執(zhí)行，由后兩者分別將閥門(mén)和位移控制執(zhí)行量發(fā)送給硬件測(cè)控端140控制執(zhí)行。
[0034]圖2是示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)特定實(shí)施例的測(cè)控系統(tǒng)100的框圖。
[0035]如圖2所示，整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)100可包括操作臺(tái)和試驗(yàn)間儀表柜兩部分。操作臺(tái)中布置有探針校準(zhǔn)分析模塊110、位移機(jī)構(gòu)控制模塊120、馬赫數(shù)控制模塊130。可見(jiàn)，這里的探針校準(zhǔn)分析模塊110、位移機(jī)構(gòu)控制模塊120、馬赫數(shù)控制模塊130是以集散的方式布置的，分別布置在獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。這保證了各軟件控制模塊之間的獨(dú)立性。
[0036]操作臺(tái)中還包括數(shù)據(jù)庫(kù)等其他組件，但是為了不淡化本實(shí)用新型的主題，在此不再贅述。
[0037]操作臺(tái)中的探針校準(zhǔn)分析模塊110、位移機(jī)構(gòu)控制模塊120、馬赫數(shù)控制模塊130可經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)通過(guò)UDP/IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與硬件測(cè)控端140之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，即數(shù)據(jù)是以UDP/IP數(shù)據(jù)包的形式傳輸?shù)摹?br>[0038]如圖2所示，硬件測(cè)控端140可包括集成在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)的處理器141和控制板卡142。這里的處理器141和控制板卡142將可用于對(duì)閥門(mén)和步進(jìn)電機(jī)兩者的控制信號(hào)輸出。處理器141和控制板卡142之間可以通過(guò)PXI總線(xiàn)架構(gòu)進(jìn)行通信。
[0039]具體而言，處理器141可從位移機(jī)構(gòu)控制模塊120和馬赫數(shù)控制模塊130接收步進(jìn)電機(jī)和閥門(mén)的執(zhí)行量，然后將接收到的該些執(zhí)行量轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)以通過(guò)控制板卡142輸出至閥門(mén)和步進(jìn)電機(jī)。
[0040]例如，對(duì)于閥門(mén)，執(zhí)行量可以是閥門(mén)的開(kāi)啟程度，例如以百分比來(lái)衡量，相應(yīng)地，處理器141轉(zhuǎn)換后的控制信號(hào)為電信號(hào)形式的控制信號(hào)。對(duì)于步進(jìn)電機(jī)，執(zhí)行量可以是位移機(jī)構(gòu)的相對(duì)位移量，例如在x、y、z坐標(biāo)、以及偏航角、俯仰角的相對(duì)位移量，處理器141轉(zhuǎn)換后的控制信號(hào)為脈沖量形式的控制信號(hào)。
[0041]控制板卡142可包括預(yù)定數(shù)目的輸入通道和預(yù)定數(shù)目的輸出通道。輸入通道主要用于采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，例如壓力信號(hào)等等、閥門(mén)反饋信號(hào)、溫度傳感信號(hào)PT100-1、PT100-2等等。有多少個(gè)輸入通道，就可以采集多少路采集數(shù)據(jù)。
[0042]這些輸入通道所采集到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)全部被傳送至探針校準(zhǔn)分析模塊110、位移機(jī)構(gòu)控制模塊120和馬赫數(shù)控制模塊130。例如，位移機(jī)構(gòu)控制模塊120所提供的位移機(jī)構(gòu)的執(zhí)行量可以進(jìn)一步是基于該監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)所計(jì)算出的，類(lèi)似地，馬赫數(shù)控制模塊130所提供的馬赫數(shù)的執(zhí)行量可以進(jìn)一步是基于該監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)所計(jì)算出的。
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