电动舵机自动测试系统的设计与实现.pdf

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电动舵机自动测试系统的设计与实现¨H英1段富海1’2杨勇2DesignandReaI．zation0fEIectricActuatOrAutOmaticTestingSystem刘(1西北师范大学数学与信息工程学院，甘肃兰州730070；2兰州飞行控制有限责任公司航空技术中心，甘肃《工业控制计算机》2006年19卷第12期兰州730070)结合某系列并联电动舵机的特性，介绍了舵机自动测试系统的硬件组成、功能测试项目和软件结构，分析了自动测试系统的主要技术特点，并重点阐述了系统开发过程中关注的几点问题。使用结果表明：该系统功能强大，可靠性高，满足设计要求。关键词：电动舵机，自动测试系统pe№rmance，电动舵机是飞机飞控系统的伺服执行机构，用以驱动飞机舵面的偏转，从而控制飞机的飞行状态。并联式舵机与飞机操纵系统并行联接，对飞机的操纵性和安全性具有重要影响。虽然各种各样的ATE很多，但并联式电动舵机这种特殊关键机电产品的专用测试设备有其特殊性，经查询没有针对并联式电动舵机测试系统的专门报道。并联电动舵机自动测试系统由工控计算机、力矩自动加载系统、显示器、角位移传感器、舵机控制器、电源、接口板和控制机柜等设备组成，能够完成电动舵机的部件测试和整体性能测试，能够实现多项指标的自动测试、数据实时采集、存储和处理。自动测试系统根据测试流程测量舵机各信号，并将测量结果存放到测试数据库中，通过对舵机测试激励信号的模拟和对舵机响应信号的综合分析处理，取得舵机的特征信息，通过故障诊断系统确定舵机是否满足设计要求。测试软件用于向舵机提供必要的电源、激励和负载，来模拟舵机实际工作环境，控制舵机按照给定规律运动，同时采集舵机的位移和输出力信号，计算舵机的静动态性能指标，完成模拟量信号的激励、采集、比较检查和显示，离散量信号的激励、采集、比较检查和显示以及串行口数据发送和接收。1系统硬件组成考虑到可靠性、开放性、扩展性和标准化以及在速度和功能上的要求，舵机自动测试系统采用ISA总线构造。由工控机、采集模块(ADSl211)、微处理器模块(AVRl28)、数据接口模块、大功率电源、力矩自动加载台、接口调理板、角位移传感器和打印机组成。系统组成如图1所示。1)工控计算机：采用Jnle845芯片组400MHzSDRAM、双10／100Base—T网络控制器、ln—82559芯片和HISA驱动器。2)采集模块：采用的ADSl211模块是具有4路差动输入的24位A／D数据采集卡，内含自校正转换器，二阶调制器，而且具有可编程数字滤波器和微处理器，主要实现对舵机电源的监控及舵机部分信号的采集。3)微处理器模块：采用AVRl28单片机模块，最大晶振频率为16MHz，实现对模拟信号的采集控制、输出以及驱动、控制采集板上的各种芯片。4)数据接口模块：采用IDT7130SASSP高速1K双口静态存储器，实现工控机与单片机之间的通信。5)大功率电源：系统电源为调理板提供多路直流电源，为舵机提供大功率直流电源。采用的电源都具有RS一232接口，且全部为智能程控电源，具有自检测、在线检控和数据回读能力。6)调理驱动板：为提高测试信号的可靠性，需要对某些信号进行驱动、调理，使测试计算机的信号与舵机实际信号相对应，同时该调理板对某些信号进行隔离及各种控制。7)力矩自动加载台：力矩自动加载台是计算机控制的液压加载装置，主要用于飞机操纵杆系动力学响应的仿真，模拟飞机空气动力造成的铰链力矩和舵面惯量，将舵机承受的载荷设计成舵面偏转角等变量的函数，实现任意载荷谱的自动动态加载。8)角位移传感器：测量并联舵机的偏转角位移输出，并转换成数字信号给测试计算机。2功能测试项目舵机测试系统通过对舵机测试激励信号的模拟和对舵机输出响应信号的综合分析，确定舵机是否满足设计要求。测试系统能够实现多项指标的自动测试、数据实时采集和存储，并通过故障诊断系统对测试数据进行分析，生成测试报告。当测试数据超出阈值时，要求在规定的时间内对舵机断电，退出测试系统，做相应处理并判断出现故障的可能原因。测试系统主要测试舵机机械性能和电气性能，既可进行电动舵机的整体测试，又可实现舵机主要构成组件的测试。通过力矩自动加载台改变测试力矩，产生舵机的激励信号，同时测试舵机的响应信号，将舵机的响应信号与技术规范数据比对得到相摘要syStem．AnalysjsFSB、AGP4×VGA、32MB图1舵机自动测试系统组成框图61Abst阳ctCombinedthecharacle—sticOfpara¨eleIect—ccOntr0Iactuator，introducehardwarecOmpOsjliOn，tes“ngitemssoftvl，aredeVelopmentoftestingma{ntechnicalcharac