飞机液压系统铁鸟试验数据处理软件的设计与实现

摘要提出了某型号飞机液压系统铁鸟试验数据处理软件的设计思想,剖析了软件的架构,并介绍了该软件的实现和实际应用情况。关键词试验数据数据处理软件设计框架提供通用的数据处理流程控制和统一的操作界面,但框架本身并不直接处理具体格式数据的输入、输出。对于某一种特殊的输入格式,需要编写相应的处理程序,再把这个程序组装到数据处理框架上,就可以读取这种特殊格式的数据对于每一种特殊输出格式,也只要编写相应的处理程序并组装到数据处理框架上,就可以输出这种特殊格式的数据,见图2。引言某型号飞机液压系统铁鸟试验的试验数据具有以下一些特点1多通道一次试验可测量多个通道下的多种物理量,比如压力、扭矩、位移、流量等等2多样本每个通道上的试验数据样本数量巨大,往往数以千万计3特殊的存储格式试验数据以某种特殊的二进制格式保存。试验数据采集起来以后,需要对它们进行进一步的分析处理,而试验数据的使用者,可能是某种数据分析软件、某种图形输出设备或者就是需要直接阅读数据的人,这就需要根据使用者的要求对原始试验数据进行筛选、重新组织和格式转换。为此目的,需要编写试验数据的处理软件。该试验数据处理软件应具备以下一些特征1正确性确保数据处理结果正确无误2高效率能在可接受的时间内处理大量的试验数据3可扩展性易于适应多种不同的试验数据输入格式和输出格式4灵活性用户可按照自己的需求控制处理过程及处理结果5可用性使用起来简单方便。1设计假设试验数据的原始存储格式以下简称输入格式有M种,数据使用者需要的数据格式以下简称输出格式有N种,那么理论上有M3N种不同的数据转换方式,如果分别处理每一种数据转换方式,那将是非常耗时耗力的工作,见图1。较好的解决方案是建立一个数据处理框架,这个图1数据转换方式示意图图2数据处理框架示意图上述设计思想能够保证软件具有较高的灵活性和可扩展性,按照这种设计思想确定的软件架构见图3。其中UIUSERINTERFACE负责软件与用户的交互,DATAHANDLER负责控制数据处理过程,这两部分构成了软件的数据处理框架,DATAREADER和DATAWRITER则是用来处理具体的输入和输出格式的两组组件。DATAREADER/DATAWRITER组装到数据处理框架中的方式有两种选择静态和动态。所谓静态方式,就是DATAREADER/DATAWRITER和数据处理框架一同编译成一个程序,这是源代码级的组装,优点是实现较简单、46飞机液压系统铁鸟试验数据处理软件的设计与实现刘卫民上海飞机设计研究所信息系统研究室,上海200232刘卫明飞机液压系统贴鸟试验数据处理软件的设计与实现运行效率较高,缺点是每增加一种输入格式和输出格式需要重新编译软件。所谓动态方式,就是DATAREADER/DATAWRITER独立于数据处理框架单独编译,以DLL方式与数据处理框架组装,每增加一种输入或输出格式,只需要部署新的组件并修改配置文件就可以让数据处理框架调用新的组件处理新的数据格式,这就是所谓的“依赖注入”方式,这种方式的优点是使用灵活方便,缺点是实现较复杂、运行效率较低。首先,多层的和多线程的架构设计需要一种强大编程语言的支撑,RAD开发工具尽管具备容易掌握和开发快速的特点,但是用来实现架构较复杂的系统则相当困难。其次,运行效率也是一个关键的因素,试验数据文件的大小往往达到GB级别,处理起来相当耗时,执行效率上的差别,往往使处理时间相差数倍,在这方面,无论是RAD还是JAVA都不具有优势。相反,VISUALC在这两方面的表现都比较理想,故VISUALC成为最终的选择。由于试验数据处理过程具有明显的分步骤特征,软件的界面设计相应地采用了基于向导WIZARD的模式,也就是把数据处理过程分解成若干步骤,每个步骤对应一个操作界面,一系列操作界面按照顺序组合成所谓的向导,用户可以在向导的一步引导之下完成数据处理过程,减少了出错的可能性。此外如果软件需要扩展功能,只需要增加相应的步骤,设计新的操作界面并插入到向导的处理序列中即可,已有的界面基本不需要修改。软件除了可以在交互模式下工作以外,还可以在批处理模式下工作,在此模式下,软件可以在用户不干预的情况下成批处理多个、存放位置分散的数据文件。图3软件架构图从图3还可以看到,软件还采用了多线程设计,UI和DATAHANDLER分别工作在不同的线程内,原因在于试验数据样本往往在数量上非常可观,处理起来非常耗时,如软件设计成单线程的,就很难在处理数据的同时兼顾与用户的交互,降低了软件的可用性。采用多线程设计以后,UI线程和DATAHANDLER线程并发执行,两者既相互独立又密切协同,可使数据处理过程既能高效执行,又能随时接受用户的监控和干预。2实现根据用户的需求,首先确定软件以WINDOWS作为运行平台,而WINDOWS平台上的开发工具可以有很多选择,比如VB、DELPHI等RAD开发工具、某种JAVA开发工具或者VISUALC等。针对试验数据处理软件的具体情况,选择何种开发工具主要考虑以下两个方面3应用目前软件的20版本已完成,在某型号飞机的液压系统试验数据的处理中进行了实际应用,已经完成了数十GB试验数据的处理。试验数据处理结果的正确性得到了用户的认可,此外数据处理的效率也令用户满意,经实际测算,在普通PC机上数据的处理效率可达到约49000样本/秒的转换率,处理一千万样本的试验数据可以在约210S内完成。该软件未来还可以应用到其它型号飞机同类试验数据的处理中。上接第13页飞控系统工作模态转化采用淡化措施主控制模态与备份模态之间的转换采用舵面跟踪和淡化措施慎用自动转换,自动转换时应及时提醒驾驶员。驾驶员反映舵面发生速率限制或偏度限制等信息。因此驾驶员所期望的响应与飞机实际响应之间可能出现不一致,这就可能直接导致APC现象的发生。一般而言,电传飞机与常规飞机的频率特性存在明显的差异。电传飞机的增益大、高频相位跌落大而快、穿越频率低常规飞机的增益较低、相位跌落平缓、穿越频率较高。上述差异使电传飞机较常规飞机易发生PIO,而且PIO幅值也较大。潜在的PIO几乎总是在人机系统稳定储备边界附近,在极特殊的工作条件下爆发。识别出这些PIO发生的可能性是试验驾