荊立雄　任曉琨　朱耀國(guó)

摘要：文中介紹了一種基于PXI模塊化設(shè)計(jì)的數(shù)字化座艙壓力控制器的測(cè)試系統(tǒng)。該測(cè)試系統(tǒng)具備對(duì)座艙壓力控制器進(jìn)行平臺(tái)級(jí)測(cè)試的能力，可用于座艙壓力控制器的調(diào)試，試驗(yàn)及驗(yàn)收工作。測(cè)試系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中，采用了可配置的模塊化設(shè)計(jì)思想，可通過(guò)全仿真、半仿真、全實(shí)物測(cè)試等不同的測(cè)試方法來(lái)對(duì)應(yīng)不同的測(cè)試場(chǎng)景，可選擇不同的硬件激勵(lì)設(shè)備及不同的軟件功能組件進(jìn)行功能組合，對(duì)于提升測(cè)試性指標(biāo)，完善座艙壓力控制器在調(diào)試、試驗(yàn)、驗(yàn)收等各個(gè)環(huán)節(jié)的測(cè)試工作具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化座艙壓力控制器;模塊化測(cè)試組件;軟件組件化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP31? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）07-0217-03

1引言

高度集成的座艙壓力控制器作為座艙壓力控制系統(tǒng)的核心部件，具有自動(dòng)化程度高，控制精度高和實(shí)時(shí)性好的優(yōu)點(diǎn)。但高度的集成化也帶來(lái)了測(cè)試性問(wèn)題的挑戰(zhàn)，即如何對(duì)數(shù)字式座艙壓力控制器進(jìn)行完整可靠的測(cè)試，以保證其裝機(jī)后功能性能完備，保障飛機(jī)內(nèi)人員的健康和安全。

針對(duì)測(cè)試性問(wèn)題，通常在座艙壓力控制器設(shè)計(jì)中采用四級(jí)測(cè)試以保證其完備性，分別是功能電路自檢測(cè)，座艙壓力控制器平臺(tái)級(jí)測(cè)試，座艙壓力控制器應(yīng)用級(jí)測(cè)試及座艙壓力控制系統(tǒng)測(cè)試，本文就用于座艙壓力控制器平臺(tái)級(jí)測(cè)試的測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行討論。

2數(shù)字式座艙壓力控制器簡(jiǎn)介

座艙壓力控制器屬于座艙壓力控制系統(tǒng)配套產(chǎn)品，主要功能是實(shí)現(xiàn)飛機(jī)座艙壓力的自動(dòng)調(diào)節(jié)，具體功能包括：

1）數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理功能，實(shí)現(xiàn)壓力數(shù)據(jù)的處理和壓力調(diào)節(jié)的輸出控制功能;

2）配置多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，提供多任務(wù)調(diào)度能力;

3）功率輸出接口可通過(guò)內(nèi)部通道故障邏輯或軟件接口實(shí)現(xiàn)使能控制功能;

4）具備自檢測(cè)功能;

5）具備故障存儲(chǔ)功能;

6）具備開發(fā)調(diào)試功能;

7）具備安裝機(jī)位識(shí)別及輪載識(shí)別功能;

8）具備離散量輸出及自保護(hù)功能;

9）具備光柵編碼器采集功能;

10）具備總線通訊功能。

3系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)座艙壓力控制器的測(cè)試需求，對(duì)其測(cè)試系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)如下圖所示，其測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)具備實(shí)物測(cè)試及仿真測(cè)試的能力，即在具備座艙壓力控制系統(tǒng)所有設(shè)備實(shí)物時(shí)，可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行功能性能的檢測(cè);在僅具備座艙壓力控制器時(shí)，可通過(guò)對(duì)活門傳感器等仿真的形式，進(jìn)行座艙壓力控制器的功能性能檢測(cè)。測(cè)試系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。

3.1硬件總體設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)的指導(dǎo)，完成了測(cè)試系統(tǒng)的具體硬件劃分及設(shè)計(jì)工作。在具體硬件設(shè)計(jì)中，考慮到座艙壓力控制器的調(diào)試、試驗(yàn)、驗(yàn)收工作較為繁重，在測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上按照總分的方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)，具體如圖2所示。

在測(cè)試系統(tǒng)中，激勵(lì)器1、2完成對(duì)座艙壓力控制器進(jìn)行自動(dòng)/手動(dòng)的平臺(tái)級(jí)測(cè)試功能，可用于座艙壓力控制器的調(diào)試、試驗(yàn)、驗(yàn)收及單接口的故障排查工作;

激勵(lì)器3主要完成模擬機(jī)電系統(tǒng)向座艙壓力控制器發(fā)送控制指令信號(hào)的功能，模擬機(jī)電系統(tǒng)接收座艙壓力控制器工作狀態(tài)及告警信號(hào)的功能;模擬環(huán)控系統(tǒng)氣源及活門打開角度等界面相關(guān)功能;連接座艙壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)真實(shí)附件（壓力傳感器、活門、控制面板），支持座艙壓力控制器的應(yīng)用級(jí)測(cè)試及座艙壓力控制分系統(tǒng)的全要素試驗(yàn)和部分要素系統(tǒng)試驗(yàn)的功能。

激勵(lì)器1、2和激勵(lì)器3具有交聯(lián)關(guān)系，激勵(lì)器1、2可獨(dú)立對(duì)2臺(tái)控制器分別進(jìn)行測(cè)試;激勵(lì)器3將信號(hào)按分系統(tǒng)劃分區(qū)域，在做全系統(tǒng)試驗(yàn)的時(shí)候?qū)⒏鱾€(gè)分系統(tǒng)附件信號(hào)全部接到連接器上，做分系統(tǒng)試驗(yàn)時(shí)將分系統(tǒng)的附件連接到連接器上，其他分系統(tǒng)信號(hào)懸空，分系統(tǒng)間有交聯(lián)關(guān)系的信號(hào)需激勵(lì)器3獨(dú)立提供物理信號(hào)的激勵(lì)。

測(cè)試系統(tǒng)仿真模塊處理信號(hào)多，運(yùn)算規(guī)模大，單仿真模塊共使用仿真板卡6塊，分別是GJB289A總線仿真卡、HB6096總線仿真卡、RS422總線仿真卡、機(jī)電系統(tǒng)功能仿真卡、壓力傳感器及飛行高度仿真卡、離散量信號(hào)及著陸場(chǎng)高度仿真卡，整個(gè)系統(tǒng)需要采用2臺(tái)采用PXI機(jī)箱以滿足座艙壓力控制器測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試要求;該系統(tǒng)以采用PXI系統(tǒng)為核心，配備其他外圍設(shè)備組件，共同構(gòu)成該測(cè)試設(shè)備。系統(tǒng)硬件基本選用NI公司的，其硬件的穩(wěn)定性、可靠性比較高，軟件LabVIEW的，維護(hù)性和使用性比較好。

3.2軟件設(shè)計(jì)

座艙壓力控制器測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試軟件，是測(cè)試系統(tǒng)的一個(gè)核心的部件，測(cè)試系統(tǒng)依托其實(shí)現(xiàn)所有的測(cè)試功能，一個(gè)好的易開發(fā)易維護(hù)的測(cè)試軟件，對(duì)提升這個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的能力具有重要意義。在本測(cè)試系統(tǒng)的軟件開發(fā)過(guò)程中采用了軟件組件模型的方法進(jìn)行開發(fā)，對(duì)軟件的架構(gòu)進(jìn)行層次化設(shè)計(jì)，自頂向下將測(cè)試軟件劃分為三個(gè)層級(jí)，分別為系統(tǒng)功能層，仿真組件層及硬件驅(qū)動(dòng)層。

因?yàn)檎麄€(gè)軟件開發(fā)的過(guò)程采用組件模型的方式進(jìn)行，在實(shí)際工作中，根據(jù)不同軟件組件的成熟度，進(jìn)行不同的軟件開發(fā)流程，僅需針對(duì)系統(tǒng)功能層及仿真驅(qū)動(dòng)層的部分軟件組件進(jìn)行重新開發(fā)，對(duì)于以前已開發(fā)過(guò)的仿真組件及硬件驅(qū)動(dòng)組件，可以從軟件組件庫(kù)中進(jìn)行提取，大大節(jié)約了整個(gè)軟件的開發(fā)成本。整個(gè)開發(fā)流程見圖4。

在軟件組件的開發(fā)過(guò)程中，依據(jù)不同的層級(jí)采用不同的開發(fā)思想，對(duì)于系統(tǒng)功能組件而言，每個(gè)設(shè)備的測(cè)試系統(tǒng)都具備一些共性功能，例如測(cè)試記錄的存儲(chǔ)和分析功能，這部分組件可以進(jìn)行少量的修改重用，其他大部分功能都需重新開發(fā)，因此可以進(jìn)行大顆粒度的組件劃分，對(duì)仿真功能組件和設(shè)備驅(qū)動(dòng)組件而言，其功能相對(duì)固定單一，可以根據(jù)各自具體的功能進(jìn)行小顆粒度的劃分以利于其他項(xiàng)目重用，本測(cè)試系統(tǒng)軟件組件劃分基于上述原則，其劃分情況如圖5所示。

4測(cè)試結(jié)果與分析

測(cè)試設(shè)備研制完成后，根據(jù)預(yù)設(shè)的測(cè)試場(chǎng)景，進(jìn)行了一系列的測(cè)試以驗(yàn)證其是否達(dá)到了預(yù)期的功能性能要求。

1）故障排查測(cè)試。當(dāng)被測(cè)產(chǎn)品出現(xiàn)故障時(shí)，可使用本測(cè)試系統(tǒng)協(xié)助進(jìn)行故障排查工作，通過(guò)測(cè)試結(jié)果可給出故障原因初步分析，輔助故障定位。對(duì)于不易復(fù)現(xiàn)的故障，或需要系統(tǒng)配合復(fù)現(xiàn)的故障，可以依靠測(cè)試系統(tǒng)的仿真功能進(jìn)行故障場(chǎng)景仿真再現(xiàn)，降低了排故工作的難度，加快了故障排查工作的進(jìn)度。

2）功能驗(yàn)證測(cè)試。本系統(tǒng)采用開放式架構(gòu)設(shè)計(jì)，可以通過(guò)增加PXI板卡組件及相應(yīng)的軟件組件的方式，進(jìn)行功能擴(kuò)展，可有效縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，通過(guò)對(duì)新接口新功能進(jìn)行完善的驗(yàn)證，進(jìn)一步提高了被測(cè)產(chǎn)品的可靠性。

3）自動(dòng)測(cè)試功能。自動(dòng)測(cè)試功能包含了座艙壓力控制器平臺(tái)級(jí)測(cè)試、座艙壓力控制器應(yīng)用級(jí)測(cè)試和座艙壓力控制分系統(tǒng)級(jí)測(cè)試三個(gè)部分。座艙壓力控制器平臺(tái)級(jí)測(cè)試側(cè)重于座艙壓力控制器平臺(tái)，主要對(duì)產(chǎn)品的外部接口功能性能進(jìn)行測(cè)試，可用于座艙壓力控制器產(chǎn)品的平臺(tái)試驗(yàn)和驗(yàn)收工作。座艙壓力控制器應(yīng)用級(jí)驗(yàn)證主要是通過(guò)仿真座艙壓力控制分系統(tǒng)，對(duì)座艙壓力控制器及其包含的應(yīng)用軟件進(jìn)行預(yù)設(shè)的功能性能測(cè)試，在座艙壓力控制分系統(tǒng)研制初期的演示驗(yàn)證工作，及后期座艙壓力控制器應(yīng)用軟件的升級(jí)維護(hù)工作，都可提供有力支持。座艙壓力控制分系統(tǒng)級(jí)測(cè)試，主要對(duì)完整的座艙壓力控制分系統(tǒng)進(jìn)行全要素集成的驗(yàn)證工作，對(duì)于實(shí)際機(jī)上出現(xiàn)的各種情況進(jìn)行模擬，對(duì)于飛機(jī)飛行安全有重要意義。

4）測(cè)試數(shù)據(jù)記錄功能，本功能主要對(duì)上述手動(dòng)測(cè)試及自動(dòng)測(cè)試的數(shù)據(jù)，進(jìn)行存儲(chǔ)記錄并按規(guī)定生產(chǎn)報(bào)表，方便用戶進(jìn)行查看。

5結(jié)束語(yǔ)

在座艙壓力控制器測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)中，利用成熟PXI仿真板卡和軟件組件模型的方式，有效地提升了開發(fā)效率，節(jié)約了開發(fā)成本。測(cè)試系統(tǒng)的功能和性能完全滿足預(yù)期的指標(biāo)，已用于某航空裝備的開發(fā)、調(diào)試、試驗(yàn)等環(huán)節(jié)，工作穩(wěn)定可靠，對(duì)以后其他設(shè)備的測(cè)試系統(tǒng)開發(fā)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

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【通聯(lián)編輯：梁書】