液壓伺服組件測試設(shè)備智能化改造技術(shù)研究

史劉陽 皮天鵬 劉杰 何光強

摘要：設(shè)計了一種基于MFC（C++類庫）的某型裝備液壓伺服組件測試設(shè)備。該設(shè)備具備自動測試功能，同時保留了手動測試功能，用于實時監(jiān)測液壓伺服組件性能測試過程中的電壓、電流、頻率等一系列性能參數(shù)，并能對輸出的低頻小信號進行濾波、曲線擬合等處理，測試結(jié)果直觀、迅速，可靠性高，極大提高了液壓伺服組件的自主保障能力和測試效率，為產(chǎn)品評定提供了有效的數(shù)據(jù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：MFC；測試設(shè)備；液壓伺服組件

Keywords：MFC；detection system；hydraulic servo module

0 引言

某型導(dǎo)彈液壓伺服組件是電液控制的伺服運動機構(gòu)，由具有力反饋二級伺服閥控制的推挽作動筒組成，通過調(diào)節(jié)經(jīng)功放放大的伺服閥輸入差動電流，對注入俯仰、偏航兩個通道作動筒的液壓油的流量變化進行控制，每個通道由一對作動筒完成推挽工作，從而控制作動筒的活塞軸向移動，再通過活塞推挽轉(zhuǎn)化成天線的角速度運動。液壓伺服組件用于測量導(dǎo)彈與目標的相對速度、導(dǎo)彈—目標的視線角速度和視線轉(zhuǎn)動角速度，是整個導(dǎo)彈正常工作的重要保證。

對該組件進行大修時，原測試設(shè)備為手動設(shè)備，測試過程由操作人員手動進行，測試結(jié)果均需人工確認。由于測試項目多，且測試過程需實時調(diào)整示波器、萬用表、頻率特性分析儀等設(shè)備，導(dǎo)致整個液壓伺服組件單枚測試時間達40min。為提高生產(chǎn)效率，對現(xiàn)有測試方式進行升級改造，設(shè)計自動測試設(shè)備。

1 硬件設(shè)計

通過分析液壓伺服組件的工作原理及技術(shù)指標，構(gòu)建液壓伺服組件自動測試設(shè)備，設(shè)備組成如圖1所示。設(shè)備能夠單獨對部件進行測試，滿足組件維護檢測的要求。

測試設(shè)備主要測試項目包括：消耗電流、顫振信號檢測，壓力繼電器性能檢測，天線偏角、極性測試，傳遞系數(shù)、過渡時間和去耦系數(shù)測試等，測量參數(shù)包括消耗電流、跟隨電壓以及陀螺解調(diào)電壓。消耗電流通過電流測試模塊測試，跟隨電壓和陀螺解調(diào)電壓通過電壓測試模塊經(jīng)低通濾波后計算得到。顫振信號由于存在干擾，頻率測試模塊中包含自相關(guān)函數(shù)濾波器，經(jīng)濾波處理后得到頻率。繼電器控制模塊主要通過PCIe-1816輸出的數(shù)字信號控制測試設(shè)備控制信號的傳輸，進而控制伺服組件的工作狀態(tài)。轉(zhuǎn)臺為液壓伺服組件中陀螺的性能測試提供精確的空間坐標定位、精密的角速率以及角加速度測試基準，用于模擬液壓伺服組件的目標跟蹤模擬。

2 軟件設(shè)計

2.1 軟件總體架構(gòu)

軟件采用Visual C++6.0編程工具在Windows操作系統(tǒng)下開發(fā)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用Microsoft Access數(shù)據(jù)庫。Visual C++作為功能強大的可視化應(yīng)用程序開發(fā)工具，是編程技術(shù)人員廣泛采用的面向?qū)ο蟮拈_發(fā)工具，其開發(fā)軟件具有靈活和效率高等優(yōu)點，而且其訪問數(shù)據(jù)庫的技術(shù)成熟，功能強大。設(shè)計中采用ODBC編程接口訪問數(shù)據(jù)庫，可為應(yīng)用程序訪問關(guān)系型數(shù)據(jù)庫提供一個統(tǒng)一的接口，使用該標準接口無需關(guān)注數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的具體細節(jié)，開發(fā)過程簡單、便捷。由于選用的PCIe-1816數(shù)據(jù)采集卡與PCI-1721輸出卡的I/O通道都符合I/O端口規(guī)范，提供了多個可用地址，通過基地址能夠確定其他地址，因此在應(yīng)用前需要先確定一個基地址。結(jié)合硬件設(shè)計，可以用GetData（）函數(shù)實現(xiàn)對PCIe-1816指定端口數(shù)據(jù)的讀取，用Write（）函數(shù)將數(shù)據(jù)寫入指定端口。

軟件模塊的設(shè)計包含設(shè)備校準、自檢、任務(wù)選擇以及數(shù)據(jù)保存操作等，功能如圖2所示。自檢是對伺服組件偏轉(zhuǎn)到指定角度電壓的檢測；數(shù)據(jù)保存是將測試過程中采集卡采集的數(shù)據(jù)保存到指定位置，供后期查看；設(shè)備校準是定期對設(shè)備進行校準；任務(wù)選擇里包含12項液壓伺服組件性能測試項目，操作人員通過點擊不同的表單進行性能測試。

2.2 軟件流程

通過由計算機、轉(zhuǎn)臺、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及各種外設(shè)組成的計算機控制與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，利用計算機技術(shù)進行控制和測量，實現(xiàn)自動化測試。

計算機接收到采集卡傳來的數(shù)據(jù)后，自動啟動文件處理線程，按照一定的規(guī)則判別數(shù)據(jù)的有效性，測試結(jié)果按照工藝規(guī)定生成報表。測試項需要定性判斷時，操作人員進行測試后，根據(jù)反饋的數(shù)據(jù)自動判斷測試結(jié)果是否滿足工藝要求；測試項需要定量判讀時，計算機按照工藝流程自動處理數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存入報表，有效避免了現(xiàn)場的違規(guī)操作。軟件控制流程如圖3所示。

3 程序運行

按照現(xiàn)場操作人員的實際需求，結(jié)合液壓伺服組件本身特點，設(shè)計軟件界面如圖4所示。主程序的設(shè)計包含數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)接收、界面刷新、狀態(tài)指示、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)報表、控制使能、狀態(tài)控制和退出等操作。

測試過程中計算機能夠自動將液壓伺服組件產(chǎn)生的數(shù)據(jù)分類保存，存儲的文本大小由采樣頻率和采樣長度決定。數(shù)據(jù)報表界面包括組件號、測試時間、測試人員姓名、測試項目、指標范圍以及結(jié)果等參數(shù)，其中“電位計回零”按鈕是將液壓伺服組件的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為發(fā)射前零位，并重置所有繼電器。

當操作人員點擊測試界面中的測試按鈕時，計算機根據(jù)不同的測試項目設(shè)置不同的采樣時間、采樣長度、采樣頻率等參數(shù)，并自動調(diào)用數(shù)據(jù)處理函數(shù)。主界面上包含了12個表單，每個表單代表液壓伺服組件測試項目，測試人員只需點擊測試項目界面中相應(yīng)的測試按鈕即可。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計了一套基于MFC的液壓伺服組件自動測試系統(tǒng)，該設(shè)備人機交互友好，可實時顯示液壓伺服組件的工作過程，為操作人員提供了分組件運行狀態(tài)的監(jiān)視和控制窗口界面，滿足了分組件基地級維修的要求，實現(xiàn)了裝機前的性能測試，測試平臺工作穩(wěn)定，性能良好，已用于液壓伺服組件性能測試以及故障定位。使用結(jié)果表明，該測試設(shè)備狀態(tài)穩(wěn)定、工作性能良好，大大提高了液壓伺服組件的測試效率，縮短了裝備修理周期，降低了對維修人員的要求，具有較大的經(jīng)濟效益。

參考文獻

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