專利名稱：風洞連續(xù)變角度運動測力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及其采集方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風洞氣動測試技術(shù)，具體涉及一種風洞連續(xù)變角度運動測力試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及其采集方法。
背景技術(shù)：
風洞試驗是一種快速、經(jīng)濟和準確的空氣動力研究方法，在軍機和民機的研制與改型過程中，需要在風洞中進行大量的測力試驗，對提高試驗效率，降低試驗成本有著極為迫切地需求。以往的風洞常規(guī)測力實驗是由氣動人員預先制定一些實驗角度，控制機控制角度機構(gòu)按順序行走到對應的位置，等待模型穩(wěn)定后，采集此位置的實驗數(shù)據(jù)。之后再走到下一個位置，重復上面過程直到結(jié)束實驗。這種實驗方式的缺點是實驗點數(shù)少，不容易觀察氣動力突變的規(guī)律，試驗效率低?！?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種風洞連續(xù)變角度運動測力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及其方法。采用這種系統(tǒng)及其方法，利于空氣動力研究人員掌握整個試驗過程，能夠提高氣動力分析的完整性和準確性。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種風洞連續(xù)變角度運動測力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括上位機、控制卡、驅(qū)動器、伺服電機、PLC計數(shù)器和VXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，上位機連接控制卡，控制卡連接驅(qū)動器，驅(qū)動器連接伺服電機，伺服電機上的編碼器的輸出端通過繼電器與PLC計數(shù)器輸入端連接，PLC計數(shù)器的輸出端與VXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接；上位機通過主控程序計算出控制的脈沖量，將其送入控制卡，控制卡輸出相應脈沖到驅(qū)動器中，經(jīng)驅(qū)動器解碼成交變信號傳輸?shù)剿欧姍C，從而實現(xiàn)伺服電機的控制；同時伺服電機反饋的信號回送到驅(qū)動器，在此分出一路反饋信號送入PLC計數(shù)器中，PLC計數(shù)器從給定點開始計數(shù)，PLC計數(shù)器等間隔輸出脈沖觸發(fā)VXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，從而采集風洞內(nèi)模型的天平信號、風洞/室內(nèi)溫度信號和大氣壓力信號，采集結(jié)果保存到VXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。本發(fā)明還具有如下特點—種使用如上數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得出的一種風洞連續(xù)變角度運動測力數(shù)據(jù)采集方法如下步驟一在上位機上編制“角度控制程序”，該程序計算出將要控制的脈沖量，再遵循CANOpen協(xié)議，通過CAN總線將控制命令、數(shù)據(jù)傳送給控制卡，控制卡輸出相應脈沖到驅(qū)動器中，經(jīng)驅(qū)動器解碼成交變信號經(jīng)由編碼器線路傳輸?shù)剿欧姍C，實現(xiàn)伺服電機的控制，從而完成模型角度機構(gòu)的變化；步驟二 PLC計數(shù)器和編碼器使用，編碼器每圈發(fā)出一定數(shù)量的計數(shù)脈沖和一個復位脈沖，作為PLC計數(shù)器的輸入，PLC計數(shù)器使用A/B相正交計數(shù)功能，PLC計數(shù)器有一組預置值，開始運行時裝入第一個預置值，當前計數(shù)值等于預置值或者有外部復位信號時，產(chǎn)生中斷，中斷設(shè)計成輸出，在模型角度機構(gòu)變化的同時，從伺服電機的編碼器中將A/B相正交信號截取，A/B相正交計數(shù)的兩路計數(shù)脈沖的相位差90°，控制伺服電機正轉(zhuǎn)時A相時鐘脈沖比B相時鐘脈沖超前90°，反轉(zhuǎn)時A相時鐘脈沖比B相時鐘脈沖滯后90°，使正轉(zhuǎn)時加計數(shù)，反轉(zhuǎn)時減計數(shù)，A/B相正交計數(shù)選擇I倍速模式，I倍速模式在時鐘脈沖的每一個周期計I次數(shù)；步驟三從PLC計數(shù)器輸出端引出脈沖信號連接到VXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)外觸發(fā)接口處，VXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)外觸發(fā)實現(xiàn)經(jīng)外來脈沖觸發(fā)內(nèi)部采集功能，從而采集風洞內(nèi)模型的天平信號、風洞/室內(nèi)溫度信號和大氣壓力信號，采集數(shù)據(jù)自動存儲于VXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，或經(jīng)網(wǎng)絡傳輸給其它機器以備數(shù)據(jù)處理后進行氣動分析，在上位機上同時運行“角度控制程序”和“計數(shù)分頻程序”，模型機構(gòu)按“角度控制程序”給定的速度運行，PLC計數(shù)器分頻按照“計數(shù)分頻程序”從給定點開始計數(shù)，之后按等間隔發(fā)出脈沖觸發(fā)VXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行采集;步驟四數(shù)據(jù)處理
·
在進行連續(xù)變角度運動測力數(shù)據(jù)采集時，每個角度信號只采集一次，在進行數(shù)據(jù)處理時，首先選取試驗點的前后所需數(shù)據(jù)進行平均，作為當前點的試驗數(shù)據(jù)更加合理，之后進行數(shù)字濾波、平滑濾波，這樣形成最終的數(shù)據(jù)結(jié)果，備氣動進行分析。本發(fā)明風洞連續(xù)變角度運動測量技術(shù)及其試驗方法，是在試驗要求測量的角度范圍內(nèi)，模型姿態(tài)角以一定的速率連續(xù)變化，與此同時，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連續(xù)采集被測參數(shù)，采集的大量數(shù)據(jù)按特定的規(guī)律進行挑選、處理，從而得到所要求的角度下的各被測參數(shù)。采用這種試驗技術(shù)，利于空氣動力研究人員掌握整個試驗過程，能夠提高氣動力分析的完整性和準確性。同時，提高試驗效率，節(jié)約成本。連續(xù)變姿態(tài)角測量法是指一次風洞試驗過程中，在要求測量的姿態(tài)角范圍內(nèi)，模型姿態(tài)角以一定的速率連續(xù)變化，與此同時，用高采樣頻率數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連續(xù)地采集被測參數(shù)，然后通過計算機對采集的大量數(shù)據(jù)進行復雜的計算、挑選、處理，從而得到要求姿態(tài)角下的各被測參數(shù)。其優(yōu)點體現(xiàn)在以下方面①極大地縮短試驗時間。測力試驗常規(guī)采集方式每次采集數(shù)據(jù)之前，均需模型靜止一段時間，以減弱模型抖動，而連續(xù)采集則無此等待時間。②獲得更精細的試驗數(shù)據(jù)。連續(xù)測量可得到所測姿態(tài)角范圍內(nèi)的任意一個姿態(tài)角和任意姿態(tài)角間隔的試驗數(shù)據(jù)。③通過調(diào)節(jié)模型姿態(tài)角的角速度，既能獲得可以忽略角速度影響的定常氣動數(shù)據(jù)，也可以獲得反映模型大迎角遲滯效應的氣動數(shù)據(jù)，更接近飛機真實飛行狀態(tài)的氣動力特性。本發(fā)明將一改以往的定點測量現(xiàn)狀，采集系統(tǒng)跟隨機構(gòu)由起始角度連續(xù)采集至終止角度，得到大量的試驗數(shù)據(jù)。本發(fā)明不僅大大提高工作效率，節(jié)約成本(進氣道等噴氣試驗尤為顯著)，而且能夠獲得試驗全程的真值，某些氣動力突變的規(guī)律在試驗測量中直接捕獲，無需通過插值計算近似獲得。這必將減少計算帶來的誤差和其他錯誤，從而提高氣動分析的完整性和準確性。


圖I為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明作進一步說明。實施例I結(jié)合圖1，本發(fā)明一種風洞連續(xù)變角度運動測力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括上位機I、控制卡2、驅(qū)動器3、伺服電機4、PLC計數(shù)器5和VXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)6，上位機連接控制卡2，控制卡2連接驅(qū)動器3，驅(qū)動器3連接伺服電機4，伺服電機4上的編碼器的輸出端通過繼電器與PLC計數(shù)器5輸入端連接，PLC計數(shù)器5的輸出端與VXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)6連接；上位機I通過主控程序計算出控制的脈沖量，將其送入控制卡2，控制卡2輸出相應脈沖到驅(qū)動器中3，經(jīng)驅(qū)動器3解碼成交變信號傳輸?shù)剿欧姍C4，從而實現(xiàn)伺服電機4的控制；同時伺服電機4反饋的信號回送到驅(qū)動器3，在此分出一路反饋信號送入PLC計數(shù)器5中，PLC計數(shù)器5從給定點開始計數(shù)，PLC計數(shù)器5等間隔輸出脈沖觸發(fā)VXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)6，從而采集風洞內(nèi)模型的天平信號、風洞/室內(nèi)溫度信號和大氣壓力信號，采集結(jié)果保存到VXI數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)。本發(fā)明一種風洞連續(xù)變角度運動測力數(shù)據(jù)采集方法，步驟如下步驟一在上位機上編制“角度控制程序”，該程序計算出將要控制的脈沖量，再遵循CANOpen協(xié)議，通過CAN總線將控制命令、數(shù)據(jù)傳送給控制卡，控制卡輸出相應脈沖到驅(qū)動器中，經(jīng)驅(qū)動器解碼成交變信號經(jīng)由編碼器線路傳輸?shù)娇刂齐姍C，實現(xiàn)電機的控制，從而完成模型角度機構(gòu)的變化；步驟二 PLC計數(shù)器與編碼器使用，編碼器每圈發(fā)出一定數(shù)量的計數(shù)脈沖和一個復位脈沖，作為PLC計數(shù)器的輸入，PLC計數(shù)器有一組預置值，開始運行時裝入第一個預置值，當前計數(shù)值等于預置值或者有外部復位信號時，產(chǎn)生中斷，中斷可設(shè)計成輸出，在模型角度機構(gòu)變化的同時，從控制電機的編碼器中將A/B相正交信號截取，也就是從反饋接口中代表A\B的芯柱引出線接入PLC計數(shù)器輸入端的O. 3、0. 4觸點上，A/B相正交計數(shù)的兩路計數(shù)脈沖的相位差90度，控制電機正轉(zhuǎn)時A相時鐘脈沖比B相時鐘脈沖超前90°，反轉(zhuǎn)時A相時鐘脈沖比B相時鐘脈沖滯后90°，利用這一特點可以使正轉(zhuǎn)時加計數(shù)，反轉(zhuǎn)時減計數(shù)，A/B相正交計數(shù)選擇I倍速模式，I倍速模式在時鐘脈沖的每一個周期計I次數(shù)，PLC計數(shù)器的工作模式相應的選擇“9” ；編制PLC計數(shù)器的計數(shù)過程與掃描工作的底層用戶程序，底層程序中設(shè)計定義計數(shù)器和模式；設(shè)置控制字節(jié)；設(shè)置初始值；設(shè)置預制值；設(shè)計中斷服務程序；激活PLC計數(shù)器，程序可以使用指令向?qū)韺崿F(xiàn)，在S7-200環(huán)境下，可以在命令菜單窗口種選擇Tools> Instruction Wizard,然后再向?qū)Т翱诜N選擇HSC指令,程序編制調(diào)試成功后下載到PLC計數(shù)器中，等待上位機的調(diào)用，從而實現(xiàn)高速計數(shù)；在上位機上編制“計數(shù)分頻程序”，用以與PLC的底層用戶程序的通訊，程序遵循Modbus協(xié)議開發(fā)。Modbus RTU通訊巾貞的基本結(jié)構(gòu)
站地址I功能碼I數(shù)據(jù)字I··· I I數(shù)據(jù)字n |CR~程序啟動后輸入開始位置，采集間隔，點擊啟動按鍵即可實現(xiàn)計數(shù)。步驟三從PLC計數(shù)器輸出端O. O觸點引出脈沖信號連接到VXI系統(tǒng)外觸發(fā)接口處，VXI系統(tǒng)外觸發(fā)可實現(xiàn)經(jīng)外來脈沖觸發(fā)內(nèi)部采集功能，采集數(shù)據(jù)自動存儲與VXI系統(tǒng)本機或經(jīng)網(wǎng)絡傳輸給其它機器以備數(shù)據(jù)處理后進行氣動分析，在上位機上同時運行“角度控制程序”和“計數(shù)分頻程序”，模型機構(gòu)按“角度控制程序”給定的速度運行，PLC計數(shù)器分頻按照“計數(shù)分頻程序”從給定點開始計數(shù)，之后按等間隔發(fā)出脈沖觸發(fā)VXI系統(tǒng)進行采集；步驟四數(shù)據(jù)處理在進行連續(xù)變角度運動測力數(shù)據(jù)采集時，每個角度信號只采集一次，角度之間相當密集，另外，由于運動過程中模型可能抖動，氣流也可能在脈動，此時采集的數(shù)據(jù)可能有的波動，并不能真實的反映當前狀態(tài)，因此在進行數(shù)據(jù)處理時，首先選取試驗點前后的一定點數(shù)進行平均，之后進行數(shù)字濾波、平滑濾波，這樣形成最終的數(shù)據(jù)結(jié)果，備氣動進行分析。實施例2本發(fā)明依托風洞現(xiàn)場總線系統(tǒng)，由控制機構(gòu)發(fā)送代表當前角度的脈沖信號對VXI采集系統(tǒng)進行觸發(fā)采集，從而完成連續(xù)測力試驗。試驗可以一次從起始角度連續(xù)采集至結(jié) 束角度，測得大量的實驗數(shù)據(jù)，得到所測角度范圍內(nèi)任意一個角度和角度間隔的試驗數(shù)據(jù)，能夠反應整個實驗過程。以尾撐標模實驗為例(行走角度為_4° 20° )，定點階梯式采集角度間隔2°，實驗點數(shù)13點，機構(gòu)行走速度為2° /秒。角度到位穩(wěn)定時間2秒，采集時間2秒，電機啟動和停止以及網(wǎng)絡延遲等時間，預計試驗時間不小少I. 5分鐘；而采用連續(xù)變角度運動測力假設(shè)機構(gòu)的運行速度O. 5° /秒，外加啟動時間，50秒既能完成試驗。幾乎可以省一半的時間，如采用1° /秒的速度節(jié)約試驗時間的優(yōu)勢就更加明顯了。此種測力方式為，控制系統(tǒng)按比例發(fā)出一系列表征當前模型位置的脈沖，此脈沖觸發(fā)采集系統(tǒng)進行連續(xù)采集，根據(jù)脈沖可計算出當前的模型角度。角位置脈沖，可以由控制模型姿態(tài)變化的伺服電機獲得。伺服電機的編碼器輸出的A、B相脈沖，接入PLC可編程控制器的高速計數(shù)器輸入端，由PLC進行分頻驅(qū)動輸出，分頻比和初始脈沖位置由上位機軟件給定。輸出脈沖送入VXI采集系統(tǒng)采集系統(tǒng)同步進行采集。由于機構(gòu)啟停有較大的慣性力，考慮到此階段測試的數(shù)據(jù)必然存在抖動等因素。所以，系統(tǒng)設(shè)計中要保證測試數(shù)據(jù)在機構(gòu)是平穩(wěn)時獲得的，也就是說，試驗中模型角度測試范圍要包涵在模型的真實運動之中。例如假設(shè)試驗名義測試角度是_4° 16°，那么模型的運動范圍要設(shè)置為-5° 17°，處理脈沖位置設(shè)計從-4°開始至16°。試驗過程先把模型走到-5°，設(shè)置好分頻比和初始脈沖位置即-4°位置，設(shè)置VXI外觸發(fā)并啟動采集，行走角度機構(gòu)，系統(tǒng)將自行在-4° 16°之間發(fā)出觸發(fā)信號進行采集，當角度機構(gòu)運行完畢，即完成了靜矩的采集。同理，再次將模型走到_5°，復位計數(shù)器并重新設(shè)好分頻比和初始脈沖位置，啟動VXI外觸發(fā)采集，啟動風速電機，待風速達到給定值時運行該控制機構(gòu)，VXI進行采集，采集完成后形成有風載數(shù)據(jù)，該次試驗完成。在進行連續(xù)變角度運動測力數(shù)據(jù)采集時，每個角度信號只采集一次，角度之間相當密集。另外，由于運動過程中模型可能抖動，氣流也可能在脈動，此時采集的數(shù)據(jù)可能有的波動，并不能真實的反映當前狀態(tài)。這時，選取試驗點前后的一定點數(shù)進行平均，作為當前點的試驗數(shù)據(jù)顯然更加合理。而不同模型，不同的機構(gòu)平均點數(shù)的選取的合理性還需就試驗的具體情況而定。當然，為了獲取更好的試驗數(shù)據(jù)，數(shù)字濾波、平滑濾波等后期的處理也必不可少。實施例3一 .系統(tǒng)設(shè)備使用硬件電機(松下1000W)
PLC可編程控制器(西門子224XP)VXI采集系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)Windows XP, VB6. O, PLC (St印6. O)二.整個系統(tǒng)和方法的實現(xiàn)過程首先，編制“角度控制程序”(使用VB編程語言)，實現(xiàn)電機的控制，完成模型角度機構(gòu)的變化。從程序界面上給出要控制的設(shè)備節(jié)點號、電機行走的角度值，電機行走的速度，然后通過計算形成字節(jié)變量送入驅(qū)動器。步驟二 編制PLC計數(shù)器的計數(shù)過程與掃描工作的“底層用戶程序”(S7-200環(huán)境下編程，此程序可由編程向?qū)е苯由?，只根?jù)需要改變參數(shù)即可)，實現(xiàn)高速計數(shù)。程序調(diào) 試成功后下載到PLC內(nèi)部，接受上位機的調(diào)用。在上位機上編制“計數(shù)器分頻程序”(使用VB編程語言)，用以與之上的PLC的底層用戶程序的通訊，此程序可根據(jù)試驗要求隨時輸入試驗的起始點和采集間隔。也就是說平時我們對PLC的操作是通過這個程序?qū)崿F(xiàn)的。因為，PLC底層程序一旦下載到PLC中就固化在PLC的CPU中，它的功能的實現(xiàn)是上位程序與其通訊實現(xiàn)的。采用VB編制的上位程序是開放的，通過從上位程序的界面輸入控制計數(shù)器的具體參數(shù)即起始點和采集間隔。步驟三軟件編制完成后，開始硬件的連接。(I)在PLC輸出端O. I接入一個繼電器，繼電器的兩組開關(guān)觸點分別接模型的迎角控制電機和側(cè)滑角控制電機，這樣可根據(jù)試驗要求程控選擇指定姿態(tài)角的連續(xù)測力。(2)從控制電機的編碼器中將A/B相正交信號截取，也就是從反饋接口中代表A\B的芯柱引出線接入PLC計數(shù)器輸入端的O. 3,0. 4觸點上；(3)從PLC計數(shù)器輸出端O. O觸點引出脈沖信號連接到VXI系統(tǒng)外觸發(fā)接口處。整套系統(tǒng)的工作過程即為系統(tǒng)利用PLC計數(shù)器輸出端O. I接入一個繼電器搭建一個開關(guān)量來切換模型的迎角和側(cè)滑角機構(gòu)，在同一套PLC中實現(xiàn)程控制選擇縱向、橫向兩套機構(gòu)分別進行連續(xù)測力；PLC計數(shù)器輸入端接受電機編碼器的A/B交變信號，產(chǎn)生相位差，根據(jù)相位差來進行高速計數(shù)；PLC計數(shù)器輸出端根據(jù)對PLC計數(shù)器的編程按要求輸出等間隔脈沖(即分頻的過程)觸發(fā)VXI系統(tǒng)進行連續(xù)測力各分力的采集，采集過程直至模型停止運動即模型姿態(tài)角行走完全程。步驟四數(shù)據(jù)處理連續(xù)采集完畢，進行數(shù)據(jù)處理，分析采用該種測試在進行連續(xù)變角度運動測力數(shù)據(jù)采集時，每個角度信號只采集一次，角度之間相當密集；另外，由于運動過程中模型可能抖動，氣流也可能在脈動，此時采集的數(shù)據(jù)可能有的波動，并不能真實的反映當前狀態(tài)，因此在進行數(shù)據(jù)處理時，首先選取試驗點前后的一定點數(shù)進行平均，之后進行數(shù)字濾波、平滑濾波，這樣形成較為合理的數(shù)據(jù)結(jié)果，提供給氣動進行分析?？偨Y(jié)風洞試驗過程模型安裝完畢，硬件依照步驟三連接完畢，開始試驗。在上位機上運行“角度控制程序”、“計數(shù)器程序”和“VXI采集程序”?！敖嵌瓤刂瞥绦颉苯o定的模型機構(gòu)的運行速度和行走角度數(shù)值；“計數(shù)器程序”給出起始位置值和采集間隔；νχι采集系統(tǒng)給出采集點數(shù)。然后，盡量達到同時啟動以上三程序“計數(shù)器程序”、“角度控制程序”、“VXI采集程序”。則模型姿態(tài)角經(jīng)由“角度控制程序”開始變化并發(fā)出脈沖給PLC，PLC開始進行高速計數(shù)并進行分頻，分頻后的脈沖觸發(fā)VXI進行采集，采集后的數(shù)據(jù)存儲于本機或網(wǎng)絡上任一臺機器，數(shù)據(jù)經(jīng)平 均和濾波等處理形成的較為合理的數(shù)據(jù)交付氣動人員進行氣動分析。
權(quán)利要求
1.一種風洞連續(xù)變角度運動測力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括上位機、控制卡、驅(qū)動器、伺服電機、PLC計數(shù)器和VXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于上位機連接控制卡，控制卡連接驅(qū)動器，驅(qū)動器連接伺服電機，伺服電機上的編碼器的輸出端通過繼電器與PLC計數(shù)器輸入端連接，PLC計數(shù)器的輸出端與VXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接；上位機通過主控程序計算出控制的脈沖量，將其送入控制卡，控制卡輸出相應脈沖到驅(qū)動器中，經(jīng)驅(qū)動器解碼成交變信號傳輸?shù)剿欧姍C，從而實現(xiàn)伺服電機的控制；同時伺服電機反饋的信號回送到驅(qū)動器，在此分出一路反饋信號送入PLC計數(shù)器中，PLC計數(shù)器從給定點開始計數(shù)，PLC計數(shù)器等間隔輸出脈沖觸發(fā)VXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，從而采集風洞內(nèi)模型的天平信號、風洞/室內(nèi)溫度信號和大氣壓力信號，采集結(jié)果保存到VXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
2.一種使用如權(quán)利要求I所述的一種風洞連續(xù)變角度運動測力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得出的一種風洞連續(xù)變角度運動測力數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，方法如下 步驟一在上位機上編制“角度控制程序”，該程序計算出將要控制的脈沖量，再遵循CANOpen協(xié)議，通過CAN總線將控制命令、數(shù)據(jù)傳送給控制卡，控制卡輸出相應脈沖到驅(qū)動器中，經(jīng)驅(qū)動器解碼成交變信號經(jīng)由編碼器線路傳輸?shù)剿欧姍C，實現(xiàn)伺服電機的控制，從而完成模型角度機構(gòu)的變化； 步驟二 PLC計數(shù)器與編碼器使用，編碼器每圈發(fā)出一定數(shù)量的計數(shù)脈沖和一個復位脈沖，作為PLC計數(shù)器的輸入，PLC計數(shù)器使用A/B相正交計數(shù)功能，PLC計數(shù)器有一組預置值，開始運行時裝入第一個預置值，當前計數(shù)值等于預置值或者有外部復位信號時，產(chǎn)生中斷，中斷設(shè)計成輸出，在模型角度機構(gòu)變化的同時，從伺服電機的編碼器中將A/B相正交信號截取，A/B相正交計數(shù)的兩路計數(shù)脈沖的相位差90°，控制伺服電機正轉(zhuǎn)時A相時鐘脈沖比B相時鐘脈沖超前90°，反轉(zhuǎn)時A相時鐘脈沖比B相時鐘脈沖滯后90°，使正轉(zhuǎn)時加計數(shù)，反轉(zhuǎn)時減計數(shù)，A/B相正交計數(shù)選擇I倍速模式，I倍速模式在時鐘脈沖的每一個周期計I次數(shù)； 步驟三從PLC計數(shù)器輸出端引出脈沖信號連接到VXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)外觸發(fā)接口處，VXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)外觸發(fā)實現(xiàn)經(jīng)外來脈沖觸發(fā)內(nèi)部采集功能，從而采集風洞內(nèi)模型的天平信號、風洞/室內(nèi)溫度信號和大氣壓力信號，采集數(shù)據(jù)自動存儲于VXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，或經(jīng)網(wǎng)絡傳輸給其它機器以備數(shù)據(jù)處理后進行氣動分析，在上位機上同時運行“角度控制程序”和“計數(shù)分頻程序”，模型機構(gòu)按“角度控制程序”給定的速度運行，PLC計數(shù)器分頻按照“計數(shù)分頻程序”從給定點開始計數(shù)，之后按等間隔發(fā)出脈沖觸發(fā)VXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行采集； 步驟四數(shù)據(jù)處理 在進行連續(xù)變角度運動測力數(shù)據(jù)采集時，每個角度信號只采集一次，在進行數(shù)據(jù)處理時，首先選取試驗點的前后所需數(shù)據(jù)進行平均，作為當前點的試驗數(shù)據(jù)更加合理，之后進行數(shù)字濾波、平滑濾波，這樣形成最終的數(shù)據(jù)結(jié)果，備氣動進行分析。
全文摘要
風洞連續(xù)變角度運動測力試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及其采集方法，系統(tǒng)包括上位機、控制卡、驅(qū)動器、伺服電機、PLC計數(shù)器和VXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，上位機通過主控程序計算出控制的脈沖量，將其送入控制卡，控制卡輸出相應脈沖到驅(qū)動器中，經(jīng)驅(qū)動器解碼成交變信號傳輸?shù)剿欧姍C，從而實現(xiàn)伺服電機的控制；同時伺服電機反饋的信號回送到驅(qū)動器，在此分出一路反饋信號送入PLC計數(shù)器中，PLC計數(shù)器從給定點開始計數(shù)，PLC計數(shù)器等間隔輸出脈沖觸發(fā)VXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，從而采集風洞內(nèi)模型的天平信號、風洞/室內(nèi)溫度信號和大氣壓力信號，采集結(jié)果保存到VXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。本發(fā)明減少了計算帶來的誤差和其他錯誤，提高氣動分析的完整性和準確性。
文檔編號G05B19/418GK102945024SQ20121040396
公開日2013年2月27日 申請日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者周志堅, 馬晶, 劉立坤, 馮昕華, 黃文吉, 楊偉毅, 張連河, 張偉, 王玲, 趙衍庭, 馬飛, 徐龍金, 王萍, 張超, 劉暢 申請人:中國航空工業(yè)空氣動力研究院