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        一種飛機防滑剎車控制模塊測試系統(tǒng)設(shè)計

        2021-02-05 14:09:02范新明屈盼讓劉國美陳亞玲
        山西電子技術(shù) 2021年1期
        關(guān)鍵詞:指令信號設(shè)備

        范新明,屈盼讓,劉國美,陳亞玲,龐 鵬

        (1.航空工業(yè)西安航空計算技術(shù)研究所,陜西 西安 710068;2.北京計算機技術(shù)及應(yīng)用研究所,北京 100854)

        0 引言

        剎車系統(tǒng)是關(guān)系飛機飛行安全的重要系統(tǒng),其主要用途包括飛機著陸剎車與防滑,準備起飛時能剎住飛機,縮短起飛滑跑距離,收起落架時剎停主機輪,通過差動剎車進行飛機航向糾偏。剎車控制模塊(Brake Control Unit)是飛機剎車系統(tǒng)的核心部件,通過采集機輪輪速和剎車壓力,控制液壓電磁閥和壓力伺服閥輸出剎車壓力,實現(xiàn)飛機的剎車與防滑控制[1-4]。

        1 BCU架構(gòu)

        剎車系統(tǒng)中包含兩塊BCU,與BCU相連的其他附件有:2路速度傳感器、4路剎車指令傳感器、2路液壓伺服閥、2路液壓電磁閥、2路壓力傳感器。

        剎車控制模塊采用雙余度控制策略,兩塊BCU軟硬件配置完全一致,通過外部模式線來確定主/副工作狀態(tài)。兩塊BCU之間通過422通訊方式及硬線進行連接,主控制模塊工作時,副控制模塊為熱備份狀態(tài)。兩塊BCU分別與兩臺機電管理計算機(UMC)通過422通訊方式連接,兩塊BCU同時采集附件的輸入信號,監(jiān)測各個附件的工作狀態(tài),并將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至UMC。當主控制模塊檢測到故障時,副控制模塊接替工作。BCU的接口如下表1。

        表1 BCU接口表

        2 BCU測試需求

        測試系統(tǒng)應(yīng)支持對BCU的自動測試、手動測試,仿真剎車系統(tǒng)各附件狀態(tài)(正常、故障),檢測BCU連接器輸出信號并通過連接器傳遞給BCU相應(yīng)的反饋信號。

        自動測試用于驗收BCU,按順序測試BCU的各個功能。手動調(diào)試可由操作人員設(shè)置仿真附件故障狀態(tài),可選擇單項測試內(nèi)容進行測試。測試設(shè)備按仿真預(yù)期值對返回值進行符合性判斷并顯示及記錄測試數(shù)據(jù)。

        測試系統(tǒng)的測試對象為單個BCU,因處于不同工作狀態(tài)(主或者副)時,其功能存在差異,為減少插拔工作,可通過設(shè)置兩塊BCU的主/副工作模式,分別對兩塊BCU進行測試。

        測試系統(tǒng)對BCU上傳數(shù)據(jù)的顯示應(yīng)具備可視化監(jiān)控界面,上傳數(shù)據(jù)字符數(shù)據(jù)可保存,保存格式為Excel表格形式,按照各自通訊周期記錄??蓪⒉杉乃俣刃盘枴x車指令信號、控制電流信號、剎車壓力信號等按照曲線形式進行顯示。

        3 測試系統(tǒng)設(shè)計

        3.1 單模塊測試模式

        單模塊測試模式是指只測試單塊BCU模塊,該模塊可以安裝在測試設(shè)備內(nèi)部的專用插槽內(nèi),也可以安裝在UMC計算機機箱內(nèi)。當模塊安裝在測試設(shè)備內(nèi)部時,測試設(shè)備需要模擬單模塊工作所需的所有接口,包括與外部傳感器的接口、UMC接口以及與副模塊之間的接口等。當模塊安裝在UMC機箱內(nèi)部時,此時測試設(shè)備不需要模擬UMC的功能,由其他設(shè)備通過UMC來讀取相關(guān)信息。

        單模塊測試模式下測試設(shè)備與BCU之間的信號關(guān)系如圖1所示。

        圖1 單模塊測試信號連接關(guān)系圖

        主要包括:

        1) 測試系統(tǒng)為BCU提供28V電源。當模塊安裝在UMC機箱中時,不需要該電源。

        2) 測試系統(tǒng)配置1路RS422模擬BCU與UMC計算機之間的通信接口,當模塊安裝在UMC機箱中時,不需要該通信信號。配置另1路RS422模擬主BCU與副BCU之間的通信接口。

        3) 測試系統(tǒng)配置模擬量輸出卡輸出模擬信號,模擬剎車指令傳感器、機輪速度傳感器、剎車壓力傳感器輸出的信號。

        4) 數(shù)字量輸出卡通過信號調(diào)理后模擬停機剎車、輪載狀態(tài)、艙門狀態(tài)、主起落架收上、主從模式選擇、B機工作狀態(tài)、B機告警狀態(tài)、關(guān)閉A機指令等數(shù)字量輸出信號。

        5) 模擬量輸入卡通過信號調(diào)理接收剎車控制模塊輸出的剎車控制電流、提供剎車指令傳感器和壓力傳感器的激勵電壓以及相關(guān)模擬傳感器的反饋電壓、電流等信號。

        6) 數(shù)字量輸入卡通過信號調(diào)理接收剎車控制模塊輸出的防滑告警、剎車告警、A機工作狀態(tài)、A告警狀態(tài)、關(guān)閉B機指令等數(shù)字輸入信號。

        3.2 雙模塊測試模式

        圖2 雙模塊測試信號連接關(guān)系圖

        雙模塊測試模式是指測試兩塊BCU模塊,一塊為主模塊,另一塊為副模塊。兩個模塊可以安裝在測試設(shè)備內(nèi)部的專用插槽內(nèi),也可以安裝在UMC計算機機箱內(nèi)。當模塊安裝在測試系統(tǒng)內(nèi)部時,測試系統(tǒng)需要模擬兩個模塊工作所需的所有接口,包括與外部傳感器的接口和UMC接口,但是不必模擬兩模塊之間的信號接口。當兩個模塊安裝在UMC機箱內(nèi)部時,此時測試系統(tǒng)不需要模擬UMC的功能,由其他設(shè)備通過UMC來讀取相關(guān)信息。

        3.3 測試系統(tǒng)軟件設(shè)計

        系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)為Windows 7,應(yīng)用開發(fā)軟件采用基于圖形編程、開放式的系統(tǒng)互聯(lián)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)共享以及帶有豐富的數(shù)據(jù)處理分析工具包的LabVIEW開發(fā)測試軟件平臺,采用模塊化設(shè)計,硬件與軟件無縫銜接。測試軟件流程按照圖3進行,測試程序模塊按照以下順序完成測試流程:上電測試、BIT檢測、接地保護、正常剎車、停機剎車、主起落架收上剎車、正常防滑、防滑失效速度、機輪交叉保護、前后艙比較控制、電源測試、壓力測試和通道切換等13項功能。測試系統(tǒng)軟件界面見圖4。

        圖3 測試軟件流程圖

        圖4 測試系統(tǒng)軟件界面

        4 結(jié)束語

        本文設(shè)計的BCU測試系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用到BCU的生產(chǎn)、調(diào)試、試驗和驗收中,其使用效果表明,功能上完全可以替代原有的手動測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)操作簡單,可靠性高,易于維護,極大地提高了BCU的生產(chǎn)效率,具有一定的工程實用價值。

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