中文翻译-基于虚拟仪器转台的运动学性能测试系统的设计与实现

中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 1 页 共 9 页基于虚拟仪器转台的运动学性能测试系统的设计与实现曹海王 机电工程系 郑州航空工业管理学院薛晁盖 管理工程系 郑州大学1摘要本文论述了转台运动学（TKTS）基于虚拟仪器测试系统的实现。精度高的准确性三轴转台是航空仿真结果的有效性的重要保障，有必要实现自动测试转台的运动学特性的位置精度，速度精度，加速度精度和带宽。因此，TKTS 的设计和实现，以 PXI 的中央部分，并结合在唱盘机上的输入和输出接口。 TKTS 首先，设计和硬件选择，提出了详细分析和测试精度。然后，自检，校准，数据采样和处理功能和软件的工作流程进行了详细讨论。最后，TKTS 申请结果。 TKTS 随着转盘的运动学特性不变，实现自动检测和校准，提高了测试的效率和准确性。指数条款 - 转台;运动学性能测试系统1.1 简介高精度三轴转台设备，以模拟飞行器在飞行过程中（如导弹）的位置。它可以再现各种角度的运动，是最重要的仪器在飞行器的硬件，半实物仿真。如果唱机没有被校准很长一段时间，它的可靠性，应减少，这将大大影响导弹的命中概率。因此，它是必要的，实现了自动测试转台的运动学性能。到目前为止，有许多文献上的测试转台的运动学特性。例如，高精度转台的角运动检测系统的研究文献中 1。转盘的几何参数测试系统的研究参考文献 2。这些研究极大地提高测试精度的转盘，并获得了令人满意的效果。然而，这些系统只能测试的参数，如位置，速度，等，很难测试的频率响应，另一方面，这些测试系统总是在一个低的自动化程度，从而导致效率很低。幸运的是，计算机技术极大地提高了自动化测试，并已应用在各个行业，在这一领域有许多研究。例如，虚拟仪器技术已用于光学雷达检测仪器，大大提高了自动化和实用性的测试系统 3。参考文献 4。 Z-80 的是，用于提高导弹陀螺仪的测试精度。本文讨论的测试有轴转台，ACUTRONIC 型号 3350-140。至于现有的转台测试系统的不足之处，测试系统实现自动测试运动学性能和带宽，应用虚拟仪器技术（结合转盘的外接口） 。该测试系统极大地提高了检测精度和效率，并提供了参考中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 2 页 共 9 页的其他唱盘测试系统的设计和实现。2. 系统架构 TKTS对于转盘的运动学性能的测试系统中，有必要进行自动测试的运动学特性，得到的测试结论。由于三轴转台是一个非线性，强耦合的复杂系统，它是必要的，以保持转台的结构保持不变，并且保持的转台的运动学属性不受影响。在此期间，一个高精度转台，高精确的输入信号应被给予在试验过程中，获得高品质的回应。在图的外接口提供的型号 3350-140 ACUTRONIC，充分利用外接口将提高测试的有效性。同时，一种矩阵开关施加在 TKTS 提供精度高一点硬件的多通道输入信号，测试系统，以降低成本。根据以上的考虑，图 1 中所示的整体设计方案 TKTS：运动学性能的测试系统整个测试系统包括模拟输入，模拟输出，控制计算机和 GPIB 控制器，它提供了令人兴奋的，测量，控制和数据处理的功能。 TKTS 的字符如下：图 1：设计方案 TKTS1）高精度精彩。 TKTS 可以提供高品质的外模拟令人兴奋的由一个高精度的信号发生器，它被施加到转盘上，从而通过模拟输入通道的自动测试，可以得到精度高的令人兴奋的。2）激动人心的命令。通过 GPIB 接口的 TKTS 可以提供令人兴奋的命令。该命令可以根据预设的程序通过 GPIB 接口控制三轴转台的行动。3）高精度数据采样能力。 TKTS 样品转盘的反应，在各种令人兴奋的通过模拟量输出通道。同步不同的唱盘机上的事件触发通道的信号，以确保信号之间的中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 3 页 共 9 页同步精度。4）自动化程度高，加工能力。 TKTS 控制整个测试过程由计算机，这使得整个测试过程完全自动。同时，通过强大的数据处理能力的计算机，TKTS 测试数据进行处理和分析的几种方法，得到了测试结果。3. 硬件实现与精度分析TKTS 的硬件设计，首先要考虑的功能和性能的测试，则控制性能的外文书，以及方便和可扩展性。A.硬件实现到目前为止，作为各种测试仪器的总线结构，有几种类型的总线，可通过，如 PCI，Compact PCI 卡， PXI 和 VXI 通过。这些公交车有不同的特点，适合不同的应用环境。 PXI 总线具有良好的性能和许多制造商的支持，同时也有丰富的模块和功能扩展。 TKTS 考虑到应用环境，通过 PXI 总线的硬件结构。综合案例和嵌入式 0 槽控制器获得通过。硬件包括的 PXI-1025MegaPAC 的 8 槽盒。PXI-8187 零槽控制器，PXI-6289M 多功能卡，PXI-2565 矩阵切换模块，连接如图 2 所示。 2 所示， PXI-8187 的 GPIB 接口，GPIB 接口的三轴转台控制器直接连接，为了实现输入的命令，参数设置和读取。 PXI-2565 PXI-6289M 两个模拟输出通道连接，并通过软件，它可以激发转盘控制器的模拟输入通道。的四个模拟输入通道 PXI-2565，PXI-6289M 连接软件，它可以连接转盘控制器与模拟输入和输出通道，并品尝令人兴奋和响应信号。中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 4 页 共 9 页图 2：硬件卡连接B.硬件精度分析至于位置精度测试，它的实现主要是通过异常多边形 PF19171-1 和光学准直ACH M002（分辨率为 0.1 角秒） 。 TKTS，被转移到角测试电压测试。由于 PXI-6289M 可以提供 18 位的精度，它可以提供此卡 262144 份，每 0.086 弧秒，因此，位置精度能满足该系统的位置精度要求。加速和带宽的测试，实现由模拟输入和输出通道（16 位精度）的转盘。 TKTS 采用 PXI-6289M 与 18 位模拟采样，这是 2 比特高于转台模拟频道，从而加速和带宽测试精度能够满足系统的要求。对速度的稳定性测试，如果转速精度为0.00001（十进制）/ s 和 400R/ s 的速度范围，速度的精度应在 400 万以上。由于速度信号是数字信号，如果得到两个码的时间差，则精度高的速度可以通过以下方式获得。因此，如果数字信号被连接的两个 32 位 TIOS PXI-6289M，速度稳定性测试精度能满足系统的。4. 软件设计 TKTS系统连接各种硬件，软件是最重要的功能。它不仅不同的设备驱动器根据预设的过程，而且在转盘的输出信号进行处理，从而给出了测试结果。在 LabVIEW中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 5 页 共 9 页的图形编程风格和丰富的模块支持，通过开发 TKTS 软件。A. 软件结构与功能根据测试系统的功能要求，测试软件分为主控模块，自检模块，校准模块，采样模块，处理模块和报告构建模块。和各个模块的功能如下：1）主控制模块主控制模块需要调度和信息传递的作用，它建立的消息循环机制，并连接TKTS 和操作。其资源是主要的控制框架，它反应到用户的消息和传输模块之间的参数。同时，在可扩展性的视图，该接口有责任在主控制模块中的功能扩展性。2）自我测试模块自检模块可测试的设备的可用性。在自测试过程中，该模块可以提供的故障，以及故障归结的原因和位置。因此，模块的故障诊断系统。3）校准模块校准分为两种方式，这是硬件模块的精度校准和系统测试精度校准。至于硬件模块精度校准，有标准的校准过程，经过长时间使用的模块，它必须执行由官方部门或模块供应商。系统测试精度校准，采用的方式与标准信号作为外添加的对比样本数据,令人兴奋的，和校准模块将调用通道交换机模块和采样模块和校准参数将被存储在校准文件。4）采样模块采样模块实现：a）设置每个通道的参数，如采样率，触发方式，兑付模式;二）初始化采样模块;三）配置参数; D）取样和存储数据。该模块具有密切的关系，在数据处理的正确性模块，它应该配合矩阵切换模块，实现采样。5）处理模块此模块提供了多种分析功能，如平均值计算，变异运算等，以及预测错误。6）报告建筑模块此模块是测试结果的输出通道，由数据选择，字布局，形成表，打印预览和打印功能。此模块提供接口与 MS-WORD，并建立标准的 MS-WORD 文档。B.软件流程图根据设计方案和工作流程，软件流程图如图 3 所示。 TKTS 首先，进行自我测试，如果通过，转盘测试可以执行。接着，根据设置在转盘的各种命令，这些中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 6 页 共 9 页命令的编辑和存储在配置文件中。然后，根据测试的内容（例如，位置，速度或运动学性能） ，TKTS 样品不同的测试参数根据不同的励磁模式（命令激发或模拟令人兴奋的） ，分析和处理数据，并且获得的运动学特性的转盘。最后，测试报告自动格式化。同时，TKTS 可以由校准模块校准测试之前。 TKTS 第一组令人兴奋的命令模式下测试，根据测试产品的工作模式转盘，然后改变励磁模式命令令人兴奋的，被路由到要测试的参数的模拟输出通道的转盘。然后，根据测试点，TKTS 参数设置由 GPIB，通过精度高的多功能卡发送令人兴奋的命令，并在样本输出。同时，在转盘的反馈信息通过以下方式获得 GPIB。通过比较和分析，得到测试产品的精度。此测试的结果也可用于校准转盘。图 3：软件流程图中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 7 页 共 9 页TKTS 第一转盘的工作模式设置模拟励磁模式下的测试中，根据测试项目，然后改变励磁模式模拟令人兴奋的，和要测试的参数被路由到的模拟量输出通道的转盘。在此期间，模拟输入通道连接到适当的内部通道。然后，根据测试点或测试曲线，TKTS 发送的模拟激励信号，生成基准的模拟信号，并增加模拟输入通道。同时，TKTS 样品的转盘和基准的模拟信号输出。通过比较和分析，得到的测试产品的精度。此测试的结果也可用于校准转盘。C.开放式软件设计对于软件的可扩展性，该软件系统具有主控制模块的功能扩展菜单中。它是一种动态加载的菜单，它保留该软件的完整性。因此，用户可以做出新的功能模块，并添加新的模块测试软件，软件扩展实现。5. 应用 TKTS根据以上的方案设计和施工，转盘运动学性能测试系统（TKTS） ，的实现。在应用测试运动学精度，控制精度，系统精度的高精度三轴转台，的 TKTS 可以实现自动测试与转盘属性不变。图 4 和 5 显示 TKTS 一些测试结果。图 4 是 TKTS 主界面，这个数字是频率响应测试结果。标准正弦波，的 TKTS测试和绘制幅频响应和相频响应（绿色曲线） （紫色曲线） 。在该图中可以看出，当使用频率从 1Hz 至 5 赫兹，振幅的和相位频率曲线的变化是平的，但是当使用频率变得大于 5Hz 的，的幅度频率曲线迅速下降，并迅速移动的相位频率曲线接近 0，变化缓慢，围绕这个水平。图 5 是 TKTS 自检接口，它可以检查的状态的TKTS 或一些部分的系统，并得到结果。为了确保飞行器的硬件在环仿真的验证，性能测试的高精度三轴转台是非常重要的。基于 PXI 虚拟仪器，转台运动学性能测试系统（TKTS） ，的是硬件和软件的设计实现后，可用于在测试的 ACUTRONIC 型号 3350-140。 TKTS 运动学性能不变的条件下，实现了自动测试精度（位置精度，速度精度，和加速度精度） ，位置控制回路的动态性能，提高了检测的精度和效率大大。 TKTS 在设计，测试自动化的理念，充分考虑，以及系统的便利性和可维护性，应用结果验证了 TKTS。中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 8 页 共 9 页图 4：主界面 TKTS图 5：系统自检界面 TKTS中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 9 页 共 9 页参考1 M.曾，王 ZS，BK 苏， “精密测试转台测角系统的研究” ，杂志，第一卷哈尔滨工业大学。 38，没有。 2，山形大学-169，2006。 （中国）2 ZC 李，徐 ZY，GY 张，测量转台“的新方法， ”测绘信息科学与技术，第二卷。28，没有。 2，第 41 - 43，2003。 （中国）3 XQ