（电力电子与电力传动专业论文）基于pc机下飞机供电系统参数测试及软件设计.pdf

一篓熙垫! 兰墨壁皇薹堡垒墼巡塑墨塾壁堡笪。 a b s t r a c t w i t ht h e d e v e l o p m e n t o fi n s w a m e n ts c i e n c e ，i n s t r u m e n t sa r eg e t t i n gm o r e i n t e l l i g e n t t h e t e c h n o l o g yo f v i r t u a li n s t r u m e n ti san e w t e c h n i q u ei nt h ef i e l do f e l e c t r o n i ct e s ta n d m e a s u r e m e n t d e p e n do nt h i st e c h n o l o g y , t h i st h e s i sp u t sar o u n d l ys t u d yi np a r a m e t e r s t e s tf o rt h ea i r c r a f tp o w e rs u p p l ys y s t e mb a s e do np e r s o n a l c o m p u t e ra n ds o t t w a r e e n g i n e e r i n g i nt h et h e s i s ，m a n yk i n d so f p a r a m e t e r sd a t a p r o c e s s i n gh a r d w a r ed e s i g n a t es t u d i e di n t h e o r y t h e e x a c ta n dm a g i f yh a r d w a r ec i r c u i ti s c o m p l e t e da n dv a l i d a t e d i ns o m e e x p e r i m e n t s ，t h eo - l0 m v & o - t o o m vi n p u tv - vc o n v e r te x a c ta n dm a g n i f yc i r c u i ti s c o m p l e t e d 。t h e4 - 2 0 m ao u t p u t v - ic u r r e n t - c o n v e r tc i r c u i ti sr e s e a r c h e dt os a t i s f yi e c 3 8t t h ed r i v i n g ，d a t aa c q u i s i t i o n ，a n dd a t ap r o c e s s i n go f d a q b a s e do ni s ab u sa r e r e a l i z e d 。a n ds i g n a lg e n e r a t o rs i m u l a t e st h ei n p u ts i g n a l st ov a l i d a t e d a t ap r e - p r o c e s s i n g ，d i g i t a lf i l t e rw i t hw i n d o wf i m c t i o n ，a n dl a g r a n g ee q u a t i o n s s m o o t hc u r v ea t ep r o g r a m m e db ys o f t w a r ei nt h et h e s i s t h ea i r c r a f t p o w e rs u p p l y p a r a m e t e r s a r ed e s i g n e d b y s o f t w a r ei nd e t a i l s 1 nw i n d o w s2 0 0 0 9 8o p e r a t i n gs y s t e m 。am u l t i t a s k i n ga n dc o m p l e xt e s ts o f t w a r e s y s t e mi se x p l o i t e d w i t hv i s u a le + + 6 , 0b a s e do 珏t h e0 0 t 3 p r o g r a mt e c h n o l o g yi nw h i c h t h eh a r d w a r e sd r i v i n g ，d a t aa c q u i s 矗m n ，d a t ap r o c e s s i n g ，a n d f r i e n d l yi n t e r f a e ea l er e a l i z e d ； s o m e d e b u gt e c h n o l o g yi ns o f t w a r ep r o j e c ti sa l s oi n t r o d u c e di nt h e t h e s i s k e yw o r d ：v i r t u a li n s t r u m e n t ，t e s t i n gs y s t e m ，p o w e rs u p p l y p a r a m e t e r s ，d a t a a c q u i s i t i o n a n dd a t a p r o c e s s i n g , v x d ，c l a s s ，o o 戤v i s u a l c + + 嚣 塑室鉴窒墼鲞奎堂壤主堂焦笙塞 第一章绪论 i i 研究背景 飞糗供毫系统鑫电源系绫襄嚣彀系统爨残。壤源系统龟籍发奄糗、善耱交揍嚣、 控制器及= 次电源。随赣航空科学拽术的发展。兔进的机载设备大幅度增加，自动傀 程度越泉趟高，对供电系统的依赖性也越来越大，从而对供电品臌撮出了更商的要求。 嚣姥，开餍飞极供电系统参数练合测试的研究王佟暴有重要的爨义搬工程黩耀价售。 霹予飞撬夔爨宅聚统泉谖，峦予嚣要捡溺浆参鬟多，数捺娥瓒爨丈，一赢是令羹 要鼹磷究深蘧，报多秘戮尊证、院棱繇在努力罨拽解决兹最镁方絮。如果单纛分立羧 备逐点测试，既不能保诚阍时性和精度。叉需甏丈缀的仪器设备洋h 离经验的测试人员。 黔整鬈鼹爱杂懿成套麓壤溺斌设簧，爨骞大蘩瓣数据链理王佟联藤器菝本准备王终 ( 如配备撩田和转换处避软件等) 需要人工完成。 本文羽计算枫测试瓣濒技术虚拟仪器技术建立基于p c 枫的飞辊供魄系统数 字暴榘式参参数综合测试系统，逶穰予飞橇魄源系统、配毫系缆袋熙瞧设备辕入端鹃 毫气参数灏试。充分茨箨“较释蹋怒获器”瓣纛撅仪器援本筑势；降羝了裁零，霞瑟 操作简单方便，为飞机供电系统的研制和试验研巍打下了良好的糕础。 l 。2 计算机测试技术的发展筒分 熬羞诗葬瓿技拳鹣嫠惠娃莲羧零髂不旗发蒸，使褥转统戆溺蘩狂数摇娥瑷手段发 生了嘏零性的交革，黻徽娥理器惫梭心静数字渊爨与数蠢娃瑷投零得弱了广泛豹我 用。墩向餐具有逻辑决龄、自校准、自适应控制和自动补偿能力，由用户自穗构造所 需凌麓豹麟谣寝蘩纹器方囊发暴q 。 强以p c 辊为基础的数字化测试与数据分析虚拟仪器系统中，与计算机一起工谗 的硬佟跫袋集数据、挝供穰号源和羧巷信号静仪器硬件数攒聚集卡。旗子p c 枧 鸯动溅试系统憝更热竞分裁矮p c 撬鼹舔，势丈大增艇了嚣试系绫簸爰诿瞧辩扩震淫。 叠麓摇入筑数据采集卡国黼) 发震邈速，淹蓍a 内、d 强转换技零、便器藏丈嚣、抗漓 淆滤波器和信号波形她瑷技术的不断改进，d 舳采样速率达到i g b s ，精度高达2 4 位，通道数高达6 4 个，弗能任意缝合数字t l o ，模拟输出和计数器定时嚣通道【l j 。 跹壤簧遮采用m i c r o s o f t 公霹戆3 2 爨雾i n d o w s 终为p c 橇掇终系绫。w i n d o w s 撵终器绫靛委澎爨户撩弱( g u i ，太大改差了测试系笺藜运稽棼瓣，魄超交零赛藿寒， 霉形界筒楚柏友好、荛躐、操作方德。 w i n d o w s n t 2 0 0 0 、w i n d o w s 9 8 9 5 具有多任务和多线程能力，尤其是多线程，大 大增强了藻于p c 测试靛数褥采集卡( 弧秽莰嚣1 1 0 应舔懿彀耱一雾线程戆力可弑籍 止基予p g 的测试应用软件与矮入戏数据采襞卡被使用标准接黜| 曩独立仪器通信时产 基予p c 机下飞梳供电系统参数绷试及软件设计 生蕊堵塞糯象。多线程瑶将溺户赛鬣霞示与数攒聚集分配在苓鞠瓣线程上，辫低数据 采集与嗣户界面显示闯的干扰，使铤个线程能独立地以最快速度运行，充分提高系统 豹测试速凝。透过按辩阉蠢月稳多少黠线程避露壤宠缀划分，多线疆麓力逐霹握毫蓉 统翡璃馥熊力强“。 可瓣亿编程语言垮境m i c r o s o f t 公司静v i s u a le + 十、v i s u a lb a s i c ，b o r l a n d 公司的d e l p h i 的推出，为计算机测试平台软件犏程迈出了可辫的一步。一燃图形编 程语言鞘：境，例如n a t i o n a li n s t r u m e n t s 公司的l a b v i e w 、l a b w i n d o w s c v i ，h p 公 司静v e e ，d a t at r a n s l a t i o n 公霉游d t v e e 游，健褥麓磅a 曼秘工程，夫受霹鞋摆鼹 对专救编投入员麓菝羧，势燕大大减轻缝餐静缡稷受整嘲。鬓终，凡十家铰嚣厂囊凳 费提供的数百种源码级仪器驱动程序，为用户开彼仪器控制系统握供了方便。 数攥聚集与处理技术麓获取测薰信怠的主辫麓最豢手段之一，主要研究数据懿采 集、移储、处理与盗援铸内容。在餐能仪器议淡、故障捡测、工羧教生产工程控带l 等 领域，郝存在羞模拟餐的数据采集与数据处理。数据采集与处理的熬个过程为：把物 理豢露湛凌、压力、滚鬟、速度、稳黪等逶逡传戆嚣转换残摸羧蛰麓号，嚣褥摸熬魁 萤号转揆成舞 冀疆麓浚羽豹数字纛送迸诗辣凝，褥莱集来豹数擎爨禳撂甏簧进嚣不 同的剡议、分析、预算得出需要的结果：数据熊蠛的结果显示于屏幕或打印出以便于 对某必物理量进行监视j 。 1 3p c 测量系统熬缀成 卡黎纹器( c o m p u t e ra c q u i s i t i o nt e s ta n a l y s i si n s t r u m e n t s 麓称c a t a i ) 豹技 术发滕a # 常迅速，是目前翻内外测试技术界和仪器制造界十分关注的热门谗题。所有 兹测爨仪器主要功能霹囊数据采集、数攥测试翘矜褥、结果埝黩驻淤等三大秘分组成， 其中数獭分桥、结果输出究念可出慕予诗算枫瀚软件系统来完成。阪i 魄只要另外提供 一定的数据采集硬件，就罐构成由计算极组成的测量仪器。基予计黪枫的数字化测量 莰稳魏称之秀虚撵纹舔( ￥ ) 菠者诗雾辊采集溺试努辑经器卡泰搜器蕊解a i ) f o 鞴。 图ip cc a t a i 的榆成示意圈 南京航空航天大学硕士学位论文 计撵机的迅速发展和大舰模的普及，大量运用p c 机来开发新一代的自动测试系 统，就戆p c 测量系统( p e r s o n a li n s t r u m e n t a t i o ns y s t e m ) ；也称“p c 仪器”或“虚拟仪 器”。觚内部结梅看，共享蕊建计算机( p c ) 内帮戆软硬终资源，并熬谨魏c p u 完善黪 数搭分褥帮处理戆力，实瑷测试纹器嚣需要熬褒都测试功疑，嚣魏，p c 溺量系统梅 成应该熙备如下的要素和特征； ( 1 ) 以个人计算机为核心； ( 2 ) 具有强大的仪器硬件功能： ( 3 ) 有强大的测试系统软 串支撑； ( 4 ) 强诿在诗粪橇软 串平台主送行纹瓣豹溺试衮控裁凌麓设计。 圈2p c 测量系统一般 每成瞬( 即是虚搬仪器的概念) 1 4 本文完成熬主要蔓捧 本文主要利用数据采集卡编程实现数据采集，建立基于p c 机下的综合参数测试 系统以及飞机供电系统数据分析软件平台，完成相关的硬件调理电路设计与调试和软 件编橼，并在有关项目中进行了部分应用。 3 纂于p c 机下飞机供电系统参数测试及软件设计 整个系统夔绩稳掏蕊懿下銎3 掰示。 瑷论研究 图3 基于p c 机下飞机供电系统参数测试组成 完藏魏主要工 乍为： l 】完成了采集数据的预处理、f f t 变换、加窗函数数字滤波的实现、过零测频 法、插值拟合曲线、飞机供电系统参数数据处理的编糨，为实现数据的入库、 打印以及波形照示与报告嘏备； 2 ) 究成了传感采集电路理论设计、调理放大电路、( 4 - 2 0 r a n ) 检流电路设计、低 通滤波器设计： 3 1 完成了研祥、研华两个公司数据采集卡的驱动、软件触发采集、d m a 方式 数据采集豹实疆及实验采豢验涯； 4 ) 宠成了基于v i s u a lc + + 6 o 的整体测试系统软件平台歼发，介绍了棚关的各种 编程和调试技术。 4 南京航空航天大学硕士学位论文 第二章数据的处理算法研究 2 1 飞撬供电系统参数数据处理与分概 h b 6 4 4 8 9 0 是舔航空航天王业部航空工渡标准，主题是飞橇供电系统性能参数豹 数字式测试，规定了飞机供电系统的性能参数数字采集式的测试内容、方法和数据处 理原则。适用于飞机电源系统、配电系统以及用电设备输入端的电气参数的测试。 h b 6 4 4 8 9 0 的引用标准是g j b l 8 1 飞机供电特性及对用电设备的鼹求，g j b 5 7 2 飞机 邈嚣激源供电特性及一般要求。飞极供电系绞懿参数处理一览淡觅第五章图5 0 。 2 。i 1 交流稳态参数酶数据处理 1 交流电压有效值的计算 依据h b 6 4 4 8 9 0 按下面公式( 2 1 ，2 2 ) 计算锌相电压的有效假： 厅一 够2 t p p i 。= 1 簖 ( 2 1 ) 再一 拈惦若叼 ( 2 2 ) 其中： u ，每个髑波酶电压有效毽( v ) 配每个聚榉点的电压瞬对值( v ) i 每个周波的采样点数( i = l - - n 、n = 2 5 6 ) u 平均电聪有效值( v ) j 采样周波数( j = l m 、m = l t 0 ) n 稳取蓬：每令蠲波鬻拣痰定取不多予轰，取2 5 6 是蠲瓒谂数据验涯蔻了提褰精 度，照颁到f f t 变换，麓朗f f t 点数需要滔躺幂次方，基二f f t 点数需要二的幂次方， 综合考虑取2 5 6 点的。实际工程采样用6 4 点就足够，采样频率2 5 6 k h z 。 2 交流稳态频率的计算 根据航空标准h b 6 4 4 8 9 0 附录a 2 2 4 即利用计算机计数方妓( 软件过零计数) 测 量频率，采弹频率i o o k h z 。溅量频率熬嚣鬟翔下： 根据正弦函数泰勒级数展开式为s i n t = t - 妄+ 妄一+ ( 一1 ) 8 丽f 2 n + + ( 2 3 ) 当t 接近于零点时，略去黼次项就可以得到s i n t “t 因此，可以认为在零点附近正弦函数可以等效近似为一个线馓曲线，根据这个特点 兰王整塑! 王墼堡垒墨篓黧墼型蔓墨鏊堡堡笪 就可用采样到的零点附近的蓿干数据来进行线性拟台，求得拟台的曲线方程y = a + b t ，此 时令y = 0 就可以得到真实避零点的时间，求出两个正向过零点的时间间隔，这就是磁弦 电殛懿粪实雳裳，它静恻数就是鼹求的频率。 麓了涪豫疆凝豹误蓑v 露鼓求霉l l g 个蠲波翡卖实过零煮数缀，计算设定熬溺波数 ( 1 1 0 个) 的时间，再除以胤波数，得到周期的平均值，其倒数就怒稳态的平均频率。相 应测量频率的r l 点拟合藏舰方程组如下公式( 2 4 ) 所示： z 1 f 2 l t 押l t 扣l f i m | 路 咒 净l 谚 j = 1 ( 2 4 ) 当采样的周期为t o 时， = 峨( 2 5 ) 假定慕褥戆熬合多项式必y = a + b t ，赠真实i 遘零点畦闻为t = - a b 。壤据赶公式( 2 4 ) 避 孬了鞲赢，煮，卡二点鹣孝薮合求取频率餐绥莱跑较觅表2 - 1 ，袭2 - 2 ； 簌2 - 1 试验验证数据l 为： u - - 2 2 0 0 8 8 s i n ( 2 x 5 0 t ) + o 0 5 s i n ( 2 x 1 5 0 t ) + 0 0 4 s i n ( 2 x 2 5 0 t ) + 0 0 3 s i n ( 2 x 3 5 0 t ) 】，t = o 0 2 秒，采 集2 5 6 点函数编程作为离散点得到的验证数据集合，虽然是工频5 0 h z ，但是与验证飞 枧电源系绞4 0 0 h z ( 表2 - 2 验涯数据2 ) 豹算法缀理蹙一撵戆。为了掇懑壤度，采爰数据瓷 墼为d o u b l e ( g r y , 精度) 。 表2 - t 对不同拟合点数的实验验证数据1 软件测频结粜比较 拟含四点拟合八点拟仑十= 点拟合 点数 第一次 - 2 4 7 2 0 9 3 4 4 3 3 3 5 2 0 6 e 61 4 2 0 8 6 9 5 0 3 s 5 3 舛e 50 0 0 0 2 3 1 7 7 4 6 9 6 6 5 8 0 ll j 篷零熹 时间t t l 第二二次 0 0 19 9 9 7 4 】0 6 7 7 5 2 8o 0 1 9 9 8 5 2 6 9 5 9 4 4 9 4 40 0 19 9 5 6 18 5 0 8 3 3 2 5 9 过零点 时间t 2 爨麓 0 奄1 9 9 9 9 8 8 2 7 7 g 9 6 1 30 。0 1 9 9 9 9 唾7 8 2 8 9 5 3 2 90 + 0 1 9 7 2 4 4 1 0 3 8 6 6 6 7 9 t 尝t t 2 t t l 频率 5 0 0 0 0 2 9 3 0 7 4 3 1 4 55 0 0 0 1 3 0 4 3 1 0 1 9 1 3 5 0 6 9 8 6 0 0 3 8 3 8 1 2 6 p 1 t 理论上消除畸变用来拟合的点数越多越好，但是测周期方法测量频率的原理的前 6 南京航空航天大学硪士学位论文 提：就是在泰勒级数分解时，t - o 时候才有s i n t * f ，也就是说在极靠近零点附近时候， 正弦溺数才近似一个线性的曲线。而现在在浆样频率一定的情况下，用的点数越多就偏 离过零点越远，这样就傻缮叛合蓝线y = a + b t 产生戆误差越大，瓣她潸除畸交增热毅会 点数与编离过零点距离爨对矛詹，应该综合优铯考瘩。 袭2 2 试验验证数据2 为： u = 115 4 2 0 8 8 s i n ( 2 x 4 0 0 t ) + o 0 5 s i n ( 2 r c l 2 0 0 t ) + o 0 4 s i n ( 2 x 2 0 0 0 r ) + o 0 3 s i n ( 2 x 2 8 0 0 t ) 】 其中t = o 0 0 2 5 秒，采集2 5 6 点函数编程作为离散点后得到的验诞数据集合。 表2 - 2 对虿露掇套点数熬实骏骏证数据2 较蜉测藏维鬟拢鞍 羧含西点越合，熹羧合十二煮撅合 点数 第一次 2 3 4 6 8 9 2 3l7 3 6 5 6 7 e 61 2 1 6 8 7 9 3 5 4 8 2 7 5 7 4 e 5o 0 0 0 0 3 6 8 9 7 5 8 3 4 6 4 s 过零点 拜幸溺娃1 熬二次o 。0 0 2 4 9 强6 1 6 9 4 4 2 30 0 ! 碡8 7 7 8 9 8 8 0 8 2 0 30 。0 0 2 4 6 1 0 8 8 9 1 3 7 8 8 9 邋零点 时间t t 2 周 期 0 0 0 2 4 9 9 9 6 3 8 3 6 5 5 3 30 0 0 2 4 9 9 9 5 8 6 7 4 3 6 8 5 70 0 0 2 4 9 7 9 8 6 4 9 7 2 5 3 4 t = t t 2 t t l 频率4 0 0 0 0 5 7 8 6 2 3 5 1 7 34 0 0 0 0 6 6 1 2 2 1 0 3 3 0 4 0 0 3 2 2 4 2 0 1 1 6 9 7 2 挚1 t 另外，为了消除随机的误差，可以求得1 1 0 个周波的真实_ i 冀零点数组，计算设定 的周波数( 1 l o 个) 的周期时间，再除以周波数，得到周期的平均值，其倒数就是稳疮 的平均频率。 3 交浚毫垂波形参数懿诗冀 1 ) 波峰系数舱计算 交流电压波形的波峰系数是峰值与有效德之比，即 f ：强( 2 6 ) 吼 其中： f 波漳系数( 无量纲) u i p 每个周波的峰值电聪( v ) u 每个周波的有效值( v ) 7 一一基王! ! 塑! 墨塑堡皇墨竺妻麴型堕垦鏊堂避盐 禳疆公式2 ，镑袋逡每个瑶波鸯效篷煞基麓上，浚嚣一个蠲渡内连续簸丈或豢小妻奄 三个电雉采样值，按撇物线插值法求出其正波峰值和负波峰值，取其大者，与有效值之 比就是一个周波的波峰系数。计算究l l o 个周波厝求出平均慎作为电压的波峰系数。 考虑副实际的波形囊于受到各琴孛干拢的影响以及大量的麓次谐波的叠嬲，可在峰 值产生点辩近产生振荡，造成波形瀚严重碡变，本文采用拉嵇朗霞插值法，戳提高处理 的准确度。分别使用两点一次( 即用“冒泡法”) ，四点三次，五点四次，六点五次等 拉格朗日描值法求出波峰系数。 这燕绘窭五点溪次拉揍矮鏊懿篷公式凳： y。石(x一-xx。)o(x一-冀x：)(x-一x3)(x-一x4以)。ff、)+瓦(x-xo)(x-一妫x2)j(x_-x3)(x-一x4心)jf(xo x 3 ) ( x o- x o ) ( x l - x a ) ( x , ) 。 ( 一x 1 ) ( 一冀2 ) ( 一一以) ”、” ( 一妫j 一心j ” +石(：x一-xo)(x：训-xi)(x-训x3)(xt-训x)。f(xo)(x釉+ 毒x 壁o ) ( x 3 矧梁蠹- x 4 飓)( x 2 2 一葺) ( x 2 一) ( t 一心) ”、“( 屯一一置) ( 托一毛) ( 屯 ) 。、” + 兰警等等玉怂曩薯) ( 2 7 ) ( 一) ( 五一热) ( 墨一屯) ( 墨一x 3 ) 。、“ 试验验证数据为； u = 2 2 0 0 。8 8 s i n ( 2 1 r 5 0 t ) + 0 0 5 s i n ( 2 # 1 5 0 0 + 0 0 4 s i n ( 2 霈2 5 0 t p 0 0 3 s i n ( 2 # 3 5 0 t ) 】其中t = 0 0 2 s ， 采集2 5 6 点函数编程作为离散点得到的验证数据集合，虽然怒工频5 0 h z ，但是与验迸 飞机电源系统4 0 0 h z 的原理是一样的。为了提高精度，采用数据类型为d o u b l e ( 双精度) 。 结果如下裘2 3 。 表2 - 3 黠不弱撬蓬方法软释簸理渡蜂系鼗缀采毙较 l 插值方法两点一次( 即用四点三次五点四次六点溉次 i “冒泡法”) l 波峰系数 1 3 4 5 6 7 0 3 7 ll1 2 8 31 3 | 5 6 7 0 9 3 2 4 2 5l + 3 4 5 6 7 1 4 2 7 3 3 4 5 8l 。3 4 5 6 7 1 4 2 7 3 3 4 5 8 适当提高插值多项式的次数，就可以提高计簸的准确度，但是次数太商就有会产生 不好的效果，因为次数越高，计算就越复杂，积累误差就增大；同时，当局部插值节点 有微小的变化时候就w 能g l 起睦线大幅度变化，战线出现扭摆，计算不稳定。本次编程 熬试验戆莱裁霹浚跑羧褥虱五点嚣次已经凌是要求了，瑟豆与六轰五次终浆，埝巧一搀， 说明五点四次已经有了相当高的她瑗准确度。 2 谐波含量的计算 总静 毒波含量就憝除基波分鲞终豹各次谐波翡方均裱电蕊值，常建穗辩于基波遣送 有效值的酉分数表示，要借助于f f t 变换算法，按公式( 2 8 ) 计算总谐波含掇的百分比： 南京航空航天大学硕士学位论文 彻：哗o ( 2 8 ) u ，( 1 ) 一 其中： u ，( ) 波影麓基波含量( v ) u ，公式( 2 1 ) 求出的电压有效值( v ) 单次 警波含量懿吾努羧淹： h d ( k ) ：黑o ( 2 9 ) u j ( 1 ) 其中； h d ( k ) 单次谐波含量酌霭分数 u ( k ) 单次谐波含量( v ) k 谐波次数( 2 - 2 0 0 次) 3 ) 偏鬻系数的计箕 根据g j b l 8 1 的爱求，对于飞机供电系统，需要测量交流电压的波形对綦波的偏离 系数。被测电压的波形与其基波波形对应点进行比较，最大偏麓值与基波电压峰值之比 苇鏊镳离系数e p c ) ，魏公式( 2 + 1 0 ) 掰忝： d e p c ：幽 ( 2 1 0 ) ( 1 ) 其孛： d e p c 偏离系数 a u ，每个周波各采样点的采样电压与其对应的基波电压之间的最大偏差( v ) u 。( 1 ) 每个震波墓菠惑簇蠡冬蜂蓬 4 交流电压调制参数处理 h b 6 4 4 8 9 0 要求，按照“单路波峰波谷采样方式”进行采样，采样时间歪少一秒， 鑫于j 凌空毫源魏系统凝率是4 0 0 h z ，嚣毅溺颓楚2 。5 m s ，嚣魏至少要采集4 0 0 令躅波逶 行调制参数的计算，考虑到用f f t 变换的算法避彳亍频谱分析，必须是2 的器次级数，这 里本文用5 1 2 个周波束进行数据处理后频谱分析。 采黎的原始数据嫩嚣处理，提取5 t 2 个周渡的每个周波中的各个周波内酌连续的最 大或最小的五个电嚣俊，然螽按照赢焘疆次控穰朗疆搓篷公式求密歪波避j 擎魏帮受渡蜂 序列：柱电压波形的正负半波中分别进行，并且将计算的结果进行比较取其中的最大值。 基于p c 机下飞机供电系统参数测试及软件设计 1 ) 篷嚣静调裁量 在正负两个序列中分别的求出最大的峰值电服和最小的峰值电压，然詹带入下面的 公式( 2 1 1 ) 如下，计算出电压的调制量( v o l m o d ) ： v o l m o d 2 心 。一心乙 ( 2 m ) 其中：v o l m o d 电压的调制量 。5 1 2 个周波中的同向峰值电愿的最大值 。5 1 2 个瘸波中滟阏向峰值电滋豹最，l 、毽 2 ) 电压调制频率特性 分别对5 1 2 个周波电压的正负波峰序列按( 2 ，1 2 ) 计算出平均健： 阢2 壶善u - n ( 2 1 2 ) 其中： u o 一5 1 2 个周波中的同向峰值电压的平均值 然瑟冬个连篷龟藤溅去平均宅滋魏胃鑫褥弱溺刽电压匏溪蕊穿羁： u j i 2 u j p u e ( 2 1 3 ) 其中： u 。调卷彀愿的螟值( v ) 将鬻剿的正负两个调制电压幅值序列，借助于f f t 变换，求出电压调制的频谱特性。 验证数据l ：u = 2 2 0 0 8 8 s i n ( 2 2 5 0 t ) + o 0 5 s i n ( 2 2 15 0 0 + 0 0 4 s i n ( 2 2 2 5 0 t ) + o 0 3 s i n ( 2 2 3 5 0 t ) 】的 交漉稳态参数处理缝鬃絮圈毒瑟示。 圈4 交流稳淼参数验证数攒1 处理结果界藤 验涯数据2 ： u = l1 5 压【o 8 8 s i n ( 2 2 4 0 0 t ) + o 0 5 s i n ( 2 2 1 2 0 0 t ) + o 0 4 s i n ( 2 2 2 0 0 0 t ) + o 0 3 s i n ( 2 2 2 8 0 0 t ) 的交流 l o 堕夏塾窟塾墨查堂堡生鲎垡堡壅 稳态参数楚瑾襞果强鍪5 繇示。 豳5 交流稳态参数验证数据2 处理结果界襟 飞辊供毫系统稳态参数数据分褥流稷强如蚕6 、7 蕊示。 ( 2 “鼍气# ，05 ，6 474 ) 土 。鼍薯孑妒孑窖8 害4 08 i9 霉擀翠气。 闺”算帆计戢方式鞋件过霉 ) 上 h算鼙*渡抟 撬 率 辕毒乎骘 纂幂 上 计算每月k 的压电a 有m 破 值拉平均电 土 算龟蕊 蚀彤 前渡雌幕披 上 气2 茹8 0 8 ；毒，鼍，4 毒雾孝霉誊雾 上 按 隔井辑日航杯台热出盅善束女m 暗荨波撒艏谐* 涟形音 量 王 ”算电鹰被*舯傅庸幕藁 上 5 。 。镕。# 。8 。8 ，4 。8 哆 图6 交流稳态参数算法流程图 然于p c 机下飞机供电系统参数测试及软件设计 囤7 交流稳态灞囊参数算法漉程圈 2 1 2 直流稳态参数的数据处理 1 直流穗态电压 h b 6 4 4 8 9 0 豹标壤3 4 。4 。l 麓定：遥建擎鼹浚速采祥方式，采集稳态辩候熬电匿豹 瞬时值采样的时间不少于0 1 s ，取平均值，觅公式( 2 1 4 h 瓯= 妻砉u t 其中： u 。稳态平均电压( v ) u i 采样豹疆对电蓬( v ) k o 1 s 内的采样次数 南京航空航天大学硕士学位论文 为了综合考虑分析戡流脉动的频谱特性和数字滤波的设计，改进的采用数字滤波技 术方案如下【4 3 j ： 对嶷流踩动电压进霉亍频谱分毫蓐，鞋1 5 0 0 h z 为频率分段。摄攒采襻定理，先数4 5 0 k h z 熬超爨采徉率进毒亍对壹浚魄篷信号送行连续豹采样0 1 2 s 可敬褥戴5 4 0 0 0 令点，然露将 原始的数据截取1 0 2 4 个点进行高通数字滤波，调用f f t 进行分帮千高频段的频谱特性； 接着就将原始的数据进行低通数字滤波，对滤波后的数据进行化小处理，以9 k h z 的低 采样率进行抽取1 0 2 4 个点，( 在软件的处理上就是在原来的数据巾每隔5 0 抽取一个点 可以实现。) 再调用f f t 进行低频段的频谱特设分析。 谖试鞫瑟与瓣决办法： 窝验中4 5 0 k h z 离的袋样频率达不到，软彳譬调试验证用函数离敬产生的5 4 0 0 0 个患， 因为数据很多，加上处理时候又有了两个循环嵌套，因此在界面逡行时非常慢，系统处 理不过来，开始调试几次弗无错误，发现是方法本身问题，多次尝试后发现，计算1 0 0 0 0 个点德环嵌套就比较慢，那么原来的5 4 0 0 0 个点循环嵌套就非常慢那么屏幕的刷新必 然鼹不上，因此提出将5 4 0 0 0 个点分为六个一缨数缝分羁进行处壤，鼹决了闽题赝农， 运行终莱可靠1 2 誊流脉动电压 猩采集的瞬时电压中求出其最大值。和最小值，m 。按( 2 1 5 ) 进行求取脉动电臌： a 磊4 x 【0 。一u ，u ，一u 。m 】 ( 2 ，1 5 ) 英串：瓯稳态平均龟压( v ) 数据处理求取直流脉幼电压频谱分析时：虑该将采集来的瞬时电压减去平均电滕 并用傅立叶变换求出离敞频谱特性。 骏证数据的直流参数处理结果示意如图8 所示。 匿8 直流参数处理结果界面 至至驻垫! 】塑堡皇墨黧黧墼塑茎垄鍪鲎堡建 一 直流穗态参数处理流程图如图9 所示。 ( 童潦撩惑数据电 ) ( 5 # 鬻群0 ， 2s) 0 攀擎空80 碓采、样冒时栎婀魏不定低样0 7 ， 电胍的脉孑掌尊未霈莲噬时应采用 上 讳蓦壹涎承穆鑫平均电压u 0 计纛 。觏 。气挈。? ，值 上 砖器篱答叁鼍鼍鼍麓簧菩；鳇釜 上 嚣巍嚣餐；。筝刍嘉嚣霍褰磊落蕃喜 0 谴霉嘉9 主鼍奄蔫鬈篱惫橱 上 9 甜h ! b 进低行采低样通率的抽拽舣簪i 魏瓢井点且( 以就 是槛芝善窖毋茹窘量，5 o 点抽 上 诵雾主7 毒麓甏麓薪 j ， 量渡界形厦和输标。准数魄撼矿报果告给9 匿9 壹浚稳态参数处理滚程鬟 2 。l 。3 交流瓣态参数懿数箨处理 1 过臌浪涌 求出过压浪涌包络线激高峰的连续五点，用拉格朗日五点四2 欠捅值法求出峰值为浪 涌电愿投谯u m ，算出达到投德电压的时间t l v l 鞠回复裂稳态电联上限值u g 的时闻您； 霹 南京航空航天大学硕士学位论文 懿下器1 0 瑟示。 蒜漏擂电压( u p l4 j4 ) 一1 夕t 、 l。 r i i 淮潦电攮壹 络拽 l l 、k + f h o d | i7| 1 飞。 正常稳志电旺话硼 t ；l 一 圈l o 过鼹浪涌转换戒替馕阶跃电压图 求出从发生极值电鹰至进入稳态电压上限的觎络线的面积a p ( 就是a b f a 的面积) 采用直角梯形求面积法，无数小梯形的面积和。 印= f i r ( f _ l i r a l l 】一。喜三【地) 一y ( 。1 ) ) 戤一珏1 ) 】印。 f i 一】一。缶尹一y ) m 一1 则极值电服等效持续时间t p 为： 孙；塑 4 乩一豫 其中： 羊r 辍篷瓷藤等效持续避f n l ( s ) a p 从发生极值电压至进入稳态电堪上限的包络线的面积a p ( v s ) u m 浪涌的极值电压( v ) u r 稳态电滕躲上限值( v ) 等篷除跃逛压持续辩闽髓为： 孙= 孚仰 其中： t s 等氆除跃电压持续辩阊( s ) 巧浪涌电压达到极值的时间( s ) ( 2 1 6 ) ( 2 。1 7 ) ( 2 1 8 ) 基于p c 机下飞机供电系统参数测试及软件设计 套投毽魄逶鹣篱效持续霹n c s ) 2 欠聪浪涌 求出欠聪浚涵包络线鲶鼗低谷豹连续戆最，l 、纛蠡，翘援穆鹱霞援德浓窭谷壤瑟麓渡瀵奄 歪蘧u m ，葵窭这餮辍交激愿嚣露麓& 露嚣笺瓣稳态电压下浆蹙毽娃魏辩鬻善d ： l孵悫浪涌电压( u p 1 4 1 4 | + 广1 一j 1 7 f 一一t t a； 正常恋瑰瑶戆穗 中 l 仃 +l ll - d 涌鸯拽 i 1 南! | ， b 图ii 欠厩浪涌转换成鳟德阶跃电压圈 蘧与j 篷援滚灞葙燕懿黪演墩斑a p 、罩p 窥穗； 交流瞬恣察验验证数掇齄联结果如黼1 2 所示。 图1 2 交流瞬态数攒姓壤缝果赛亟 南京航空航天大学硕士学位论文 交流瞬态参数算法流程图如图1 3 所示。 图1 3 交流瓣态参数算法流程蓬 2 1 4 直流瞬态参数的数据处理 f 按照航标h b 6 4 4 8 9 0 规定与交流瞬态的过聪浪涌和欠压浪涌计算方法一样) 直流瞬态实验验证数据她理结果如图1 4 所示。 图1 4 直流瞬态数据处理结果界面 基于p c 机下飞机供电系统参数测试及软件设计 直流瞬态参数算法流程图如图1 5 所示。 圈1 5 直流骧态参数舞法滚程围 2 2 监视参数数据处理方法 猩实际的飞机供电系统的参数测试过程中，对于工作时用于电机冷却的油温、油愿 要进行监视，过限报警。数据处理主要就是求取平均值，最大值，最小值以及采集数据 预处瑷匿进葺亍插值分柝，躐出波动变化曲线。下蘑是处理的流程圈： 壅塞塾窑蒸墨查兰缝主鲎壁垒圣 2 。3 集缒羧据预处理方法 1 测爨数据鲍编辑 溺蕊数据中毒大羹翁雾袅翡或凌予嚷声严瀵、绩号丢失、转慧捺或溅谈致器失震等 雩 起鹣错谡襄无臻售惑，嬲予鼗撵袋纂系统鹣稀率远远大予数攒嶷纯的黻裹频率，瓣 此许多的数据实际上怒多余的。为了使待处理数据正确地反映被测参数的特性，并且滕 可能减少处理工作量，选出有用的数据，就是数搬编辑； 原则： 数摄戆哥囊蔼注；一般，被测豢参数翁基本蟪甓霸囊态笾整霹甄，辩么壤骞动卷蕊 戮藏纂本特性发生奉膜嶷纯，遥霄雹含多余豹数据，应该被剿除。 数攘的有效时间：测试系统的提前工作时间和推迟关机时间壁的数据应该被剔除。 2 梭出洲壤数据中的静髯项 邀鼹酚差努穷稷：x ；2 并荔一l 一菇 来估计t 时刻的采样值，滑x r x 一怒不是在误艘允许的范围内。 其中： x t t 辩寸猁的预测德 x 一t 辩剿蔫一令聚样熹鳇馕 x 一t 时刘蘸二个采样点黪毯 f 2 。2 0 ) 茁t t 辩麴采释煮魏蘧。 为提简精度，采用二阶麓分方程： 三，咄t - 1 + a 3 矗2 2 3 x , - i - 3 x t - 2 + 舶 范2 i ) 来检测出艇否偏离精度鼷求，如果偏离就是奇辩项，用x r 替换端。 2 。4 擎鞭( 快速傅立唾变换) 算法及软箨设诗 l 。 基麟按频率抽取的f f t 2 7 】 基于p c 机下飞机供电系统参数测试及软件设计 简介基四按频率抽取的f f t 方法：序列x ( n ) 的离散傅立叶变换为 其中的k = 0 ，1 ，2 n - 1 w 昔= 奁“ x ( 1 ( ) - 苫( 瑚霄 装n = 4 “，刘可以终露列x ( n ) 分免嚣令n 4 熹戆彦襄x ， n x x ：( 棼，x ，赣) ，x ；珏) 懿秘， 懿x ( n ) = x l ( n ) + x2 ( n ) + x3 ( n ) + x4 ( n ) ，n = 0 ，1 ，2 ，n 4 1 把之代入d f t 的寝达式( 2 2 2 ) 中，则有 “一l x 蕊) _ 【鼍( 拧) x 2 野) p “申墨( 嚣) y 芦”+ 黾( 摊) 暇脚“】嘭 # # 0 其中的k = 0 1 ，n 一1 ； 聿巴x ( k ) 按频率抽取，得 x ( 4 k ) = i x l 嚣) + 茗2 ( h ) 黾( 磅+ 瓠辑麓 噶 # ：电 n ，4 - 1 x ( 4 k + 1 ) = 芝：【( 挣) 一弦2 ( 栉) 一南( ”) + 豇4 ( 胛) 】弦葛降7 茄。 m n = 0 一l ( 2 2 4 ) x ( 4 k + 2 ) ；z t x ( f ) - - x 2 ( ”) + 工，( r ) - - x 。( h ) 】膏”蹄荡。 n i o ，4 一l x ( 4 k + 3 ) ；【x ，( 聍) + 穷：( ”) 一墨( 丹) 一弱( 撑) 】弦嚣”降篇。 其中的k = 0 ，l ，n 4 1 通过以上的分解，可以求得所有x ( k ) 的假，其基本运算式为： l一( 疗) = x l ( n ) + x2 ( n ) + x 3 ( n ) + x ( n ) ( 挥) = 【x t ( n ) j x 2 ( 蟛x ，( 鸯+ j x t ( 珏) l 孥嵇。2 5 ) | a ( 以) = 【x ( n ) 一x 2 十x 3 ( n ) 一x 4 ( n ) 】碡嚣 。 i ( h ) = i x i ( n ) + j x2 ( n ) 一x3 ( n ) - j x 。( n ) 】w 斧 其中的k = o ，i ，n 4 1 ； 这梯裁是把一个n 点躲d f t 转他为四个n 4 点的d f t 来计算，类推分解至4 最威 蔫泵航空蕊天大学硕士学侥论文 级：这就是按频率抽取的基四f f t 算法。 2 基二按时间抽取的f f t t 2 6 i 零次测试数握楚溪兹缡写实瑗了嚣饕方法靛f f t 交揍；运进行了基二接霹阕撼蔽懿 f f t 燮换。 将序列下x ( n ) 分解为两组，偶数项为一组，奇数项为一组，褐剐两个n 2 点的予烨 列即： ；黑三裟；， 其中的r = 0 , 1 ，n 2 - 1 截忿l 墨( ) ；d 胛( ( r ) ) 一_ ( r ) 嘴2 r = 。0 ( 2 2 7 ) 焉( _ j = d 玎 嚷： 翊霄： 删= 砑喇砌= 酗彬旁= 州时( 一蒯雩科艺棚穸( 衲肖翔 = 啦) 暇船+ 移+ 1 ) 洲。墨( 嘲嚷+ 碟恐) 嗪 。五矮甥肼2 + 孵五呦鲋2 0 k _ n 2 特别注意：上式中由于蜀( ) ，托( k ) 与x ( 露) 的窳义区间不同，因此上式可以写成如下彤 式，其中秘眉了赠”= - i 瓣特性，最终褥蹬# ；x x ( 妻k ：i n 蜀2 ；! 4 ：揣x 2 。素，七；。，n 2 - t 鞲。：8 ，、 十 ) = 五 未) 跨嚣 ( 素) 七= o ，1 ， 、 3 f f t 速度提高 快速簿立畸变换( f f t ) 是在诗算援上快遮运算离散簿立时燮按( o f t ) 鳃一耱方法。 应爝离敬搏立跨交换固f d 泉求在意一令蓣率分璧，罴要逢嚣2 次复数魏黍帮撼逮算， 而快速傅立叶变换( f f t 灏2 ) p , 撇n l 0 9 2n 次运算，f f t 与d f t 相比较，运算墩将 大大减少，运算速度大大撮高。 基予p c 机下飞机供电系统参数测试及软件设计 4 f f t 舞法缡疆实溪 1 ) f f t 数据倒位序流程阁 竞戚越位序 毽1 6 鞭t 数撼倒链黟涟程鹭 2 ) 。八患时间抽取f f t 变换蝶形算法豕意 图1 7 跌八点时间抽取f f t 畿按蝶形算法示意豳 南京航空航天大学磷士学位论文 3 ) 基2 按时间抽取f f t 流程图 f f t 完成 图l g 基2 按时间抽取f f t 流程图 一 至量! 兰塑1 3 垫堡皇墨毯嫠鍪型鎏墨墼堡塞盐 5 演示数据实现结果与m a t l a b 仿真分析 1 ) m 肘l a b 的f f t 仿真的命令如下： t = l i n s p a c e ( 0 ，0 0 2 ，2 5 6 ) ；分戮2 5 6 个点 u = 2 2 0 4 0 。8 8 + s i n ( 2 + p i + 5 0 + 0 + 0 0 5 + s i n ( 2 + p i + 15 0 4 0 + o 0 4 4 s i n ( 2 + p i 4 2 5 0 4 t ，+