固定翼飞机气动仪表虚拟检测系统的设计与实现

论文摘要

随着近年来我国航空航天事业的高速发展,飞机在生产生活中的应用越来越广泛。由于飞机机载设备复杂多样,存在安全隐患以及发生故障的可能性很大,给安全飞行带来极大威胁。如何高效精准的进行飞行器机载设备的检测与维护逐步成为一个重要的研究领域。飞机机载设备中,气动仪表种类繁多,结构复杂,模型不确定。传统检测方法,需要频繁的更换各种检测仪表,检测效率低,检测装置分散且不利于集成在一起。虚拟仪器技术是近年来比较热门的一种检测技术,其检测精准,集成度高,很好的解决了传统检测方法存在的问题。需要精确被测对象模型的传统控制方法难以满足检测中的闭环控制要求,基于知识且不依赖于模型的智能控制方法为解决这类问题提供了新的思路,成为目前提高控制质量的重要途经。本文针对固定翼飞机气动仪表虚拟检测系统进行设计研究与实现。首先介绍了虚拟检测系统设计研发的背景与意义,通过对检测工艺及系统功能认真分析,提出虚拟检测系统的总体设计方案。其次,通过详细分析气动检测装置的模型特征,可知气动检测系统具有非线性、纯滞后、动态特性复杂等特点,因此难以建立精确的数学模型。鉴于模糊控制模拟人脑的思维方式,能够处理非精确、非线性的信息,具有很强的抗干扰能力,所以将模糊控制技术和PID控制技术相结合,应用到气动控制系统中具有很好的控制效果。本文重点对气动检测系统控制环节模糊PID控制器的设计进行详细介绍,并且按照实际要求,基于LabVIEW软件平台编写系统程序,完成信号调理箱及适配器等硬件的制作,配合相关检测工装,实现虚拟检测系统。通过对现场调试结果及检测数据进行分析,验证了本文设计的控制器不仅结构简单易于实现,而且具有较好的控制效果和抗干扰能力；项目中所实现的固定翼飞机空气动力仪表虚拟检测系统完全满足了设计的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.3 控制方法概述
• 1.3.1 自动控制理论的发展
• 1.3.2 模糊PID控制概述
• 1.4 虚拟仪器技术概述
• 1.5 本文主要工作
• 第2章 气动仪表虚拟检测系统设计
• 2.1 气动仪表简介
• 2.2 气动仪表检测系统
• 2.2.1 气动仪表检测系统性能指标
• 2.2.2 气动装置结构及工作原理
• 2.3 总体设计方案
• 2.3.1 软件设计方案
• 2.3.2 硬件设计方案
• 2.3.3 控制方法选取
• 2.4 本章小结
• 第3章 气动仪表虚拟检测系统控制方法
• 3.1 气动检测系统控制分析
• 3.1.1 电气伺服控制概述
• 3.1.2 气动控制执行机构
• 3.1.3 控制对象分析
• 3.2 气动控制系统数学模型的建立
• 3.2.1 比例调压阀建模
• 3.2.2 密封腔建模
• 3.3 模糊PID控制原理
• 3.3.1 常规PID控制方法
• 3.3.2 模糊PID控制方法
• 3.3.3 模糊PID控制器设计
• 3.4 数据采集及滤波算法
• 3.4.1 数据采集
• 3.4.2 数值滤波
• 3.5 本章小结
• 第4章 气动仪表虚拟检测系统的实现
• 4.1 虚拟仪器技术介绍
• 4.1.1 虚拟仪器的特点及分类
• 4.1.2 虚拟仪器的组成
• 4.1.3 LabVIEW简介
• 4.2 虚拟检测系统的软件实现
• 4.2.1 登录权限模块
• 4.2.2 检测操作模块
• 4.2.3 工艺管理模块
• 4.2.4 计量校验模块
• 4.2.5 信息管理模块
• 4.3 虚拟检测系统的硬件实现
• 4.3.1 PXI硬件系统
• 4.3.2 信号调理箱设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 本文总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录